含碳纳米管上浆剂上浆改性碳纤维及其界面研究

柴进¹，孔海娟¹，张新异¹，余木火²

1. 上海工程技术大学材料工程学院2. 东华大学轻质结构复合材料上海市重点实验室

摘 要：碳纤维（CF）是一种高强度、高模量的高性能纤维,被广泛应用于复合材料中,但是纤维表面的活性官能团含量低,与基体之间的界面结合性能较差。本文利用含氨基化碳纳米管（NH₂-CNTs）上浆剂对光威GQ4922/12K型碳纤维表面进行改性,改善碳纤维与环氧树脂之间的界面结合性能。通过傅里叶红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱、接触角和微脱粘对改性后的纤维表面组成、表面形貌、表面自由能和界面剪切强度进行分析,发现NH₂-CNTs可成功接枝到碳纤维表面,改性后纤维表面的氧（氮）元素含量增加,与水接触角从67.1°降低到50.5°,表面自由能从32.2 mN/m增加到了41.1 mN/m;界面剪切强度在氨基化碳纳米管质量浓度为0.6%时达到最大,相比未改性纤维从62.3 MPa提高到76.8 MPa,提高了23.3%。结果表明通过在上浆剂中引入氨基化碳纳米管,可以增加碳纤维表面活性,提高碳纤维与基体树脂的界面结合性能。

关键词：碳纤维;上浆剂;碳纳米管;界面结合性能;复合材料;