碳纤维表面生长聚合物微球同时提高界面强度和韧性

蒋兴宇¹，王正¹，刘慧敏¹，钟美华¹，刘莲英¹，任明伟²，杨万泰¹

1. 北京化工大学材料科学与工程学院2. 北京机科国创轻量化科学研究院先进成形技术与装备国家重点实验室

摘 要：碳纤维（CF）增强聚合物基复合材料（CFRPC）的界面性能是影响其性能和使用的关键因素,提高界面黏附强度常带来界面韧性损失。文中提出在CF表面进行点击分散聚合,原位生长功能聚合物粒子,同时提高CF-环氧复合材料界面强度和韧性。首先利用多巴胺（DA）对CF进行预处理,然后借助CF表面PDA,室温下进行巯基（-SH）-环氧（-Epoxy）在异丙醇或巯基（-SH）-异氰酸酯（-NCO）在乙醇中的原位点击分散聚合。扫描电镜（SEM）观察到,随单体用量增加,CF表面生长聚合物粒子增大、增多;红外光谱分析表明,使用等摩尔、高浓度单体,或使用过量-SH或-NCO单体,所得CF表面粒子含有残留-SH或-NCO基团,并可进一步功能化;动态接触角测试表明,单体用量增加,CF表面长出的聚合物粒子增多,表面接触角下降,表面能上升;微滴脱黏测试和SEM断面观察证实,长有粒子的CF与环氧基材的界面剪切强度和断裂韧性同时提高。

关键词：碳纤维;点击分散聚合;聚合物微球;界面强度;界面韧性;