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聚多巴胺改性碳纤维增强尼龙6复合材料的界面性能

1428 编辑：中冶有色网来源：王刚,杜雷雷,缪自强,钱凯成,杜向博文,邓泽婷,李仁宏

2024-04-16 16:56:56

碳纤维是一种高强度、低密度、高模量比无机纤维材料，具有良好的耐磨性、耐热性和耐酸碱性，是热固性和热塑性复合材料的重要增强材料[1~6] 与热固性塑料相比，热塑性塑料不需固化、毒性小、易回收和可规模化生产，在汽车制造、航空航天、电子电器、体育设施以及家用电器等领域得到广泛的应用[7~9] 碳纤维增强复合材料的性能取决于碳纤维与树脂基体之间的界面结合程度，对其应力传递效率和力学性能有重要的影响[10,11] 但是，碳纤维表面光滑并具有化学惰性，与热塑性基体间界面的相容性较差，使界面结合力较小[12] 因此，必须提高界面性能以制备出高性能碳纤维增强复合材料改善纤维表面的极性、粗糙度以及表面的活性，可提高纤维与热塑性基体之间的界面结合力[13] Shang L等[14]用四步法在碳纤维(CF)表面原位聚合接枝衣康酸，使其均匀地覆盖在CF表面以提高CF表面粗糙度和增加活性官能团，使碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/EP)的界面剪切强度提高89.5% Yan F等[15]用两步电沉积法在CF表面同时沉积铜(Cu)和碳纳米管(CNT)，制备出的CF/EP复合材料的导电和导热性能优异，且其层间剪切强度(ILSS)提高34.5% 董广雨等[16]用超声波联合双氧水对连续碳纤维(CCF)进行表面氧化处理，再以聚酰胺(PA)为基体热压制备连续碳纤维增强聚酰胺树脂复合材料， CCF表面的粗糙程度和活性官能团数量显著增加，层间剪切强度提高36.8% Cho等[17]用原位界面聚合法制备以酰基氯功能化GO(AGO)和碳纳米管为混合填料的聚酰胺66(PA66)/碳纤维(CF)复合材料，其界面剪切强度、拉伸强度和存储模量分别提高160%、136%和300%；氢键和AGO-CNT引起的机械联锁效应使CF和PA66之间产生优越的界面结合，有利于能量吸收和负载转移 Kim J等[18]用低温常压等离子体处理碳纤维表面，提高碳纤维表面的粗糙度和表面活性，制备出具有优良界面附着力的CF/EP Zhang C等[19]用化学气相沉积法在碳纤维表面沉积一层CNT，显著提高碳纤维与树脂之间的接触面积，CF/EP复合材料的界面剪切强度提高153% 但是，上述方法的制备过程复杂，且易损伤纤维结构和强度鉴于此，本文采用简单的一步浸渍法制备聚多巴胺(PDA)改性碳纤维，将表面活化的CF与尼龙6(PA6)树脂结合制

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