氧化石墨烯改性高溫環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料的熱性能與力學性能

編號：CPJS06865

篇名：氧化石墨烯改性高溫環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料的熱性能與力學性能

作者：代少偉 李偉東 邱虹 張瑩 周川 劉文軍 胡曉蘭 白華 周玉敬

關鍵詞： 氧化石墨烯 碳纖維 樹脂基復合材料 熱性能 力學性能 微觀形貌

機構： 廈門大學材料學院 中航復合材料有限責任公司 北京機科國創(chuàng)輕量化科學研究院有限公司

摘要： 采用濕法預浸技術和模壓工藝制備了氧化石墨烯(GO)改性碳纖維/環(huán)氧樹脂(CF/E54-DDS)復合材料,利用差示掃描量熱(DSC)分析、動態(tài)熱機械分析(DMTA)、超聲波C掃描等研究了GO對復合材料的熱固化性能、凝膠工藝性能、動態(tài)熱機械性能以及抗沖擊損傷性能的影響.結果表明:GO結構中的羥基和羧基會促進改性樹脂體系的固化反應,加快GO/E54-DDS的固化反應進程.在GO添加量(質(zhì)量分數(shù))小于0.5%時,GO的活性基團可增加改性樹脂體系的交聯(lián)密度,從而提高復合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度;但GO添加量大于0.8%時,會因DDS在固化網(wǎng)絡結構中比例的大幅下降,反而降低復合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度.微觀形貌分析顯示GO/CF/E54-DDS預浸料比CF/E54-DDS預浸料表現(xiàn)出更好的浸潤效果.CF/E54-DDS復合材料被破壞后CF表面光潔,破壞主要發(fā)生在CF與樹脂基體的界面;而GO/CF/E54-DDS復合材料被破壞后,CF表面緊密黏附著GO/E54-DDS固化物,破壞主要發(fā)生在CF織物層間的GO/E54-DDS區(qū)域.沖擊后壓縮強度測試表明GO的存在提高了GO/CF/E54-DDS復合材料抵抗橫向裂紋和縱向裂紋擴展的能力,減小了復合材料的損傷投影面積和裂紋凹坑深度,提高了沖擊后壓縮強度.