纺丝工艺对T800碳纤维及其复合材料性能的影响

作     者：张世杰 王汝敏 刘宁 廖英强 程勇 ZHANG Shi-jie;WANG Ru-min;LIU Ning;LIAO Ying-qiang;CHENG Yong

作者机构：西北工业大学理学院西安710072 西安航天复合材料研究所西安710025 

出 版 物：《材料工程》 (Journal of Materials Engineering)

年 卷 期：2019年第47卷第8期

页      面：118-124页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：高性能碳纤维项目(TDZX-16-003-02) 

主　　题：纺丝工艺 T800碳纤维 复合材料 NOL环 力学性能 

摘      要：采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和表面接触角测量仪分别对湿法纺丝(T800HB)与干喷湿纺(T800SC)两种纺丝工艺制备的T800碳纤维表面状态进行表征和分析,采用万能材料试验机对二者的复丝、NOL环及单向板的力学性能进行对比研究。结果表明:湿法纺丝的T800HB碳纤维具有更粗糙的表面,而干喷湿纺T800SC碳纤维具有更高的表面活性,“化学活性和“机械啮合的共同作用使得两种碳纤维复合材料具有相近的层间剪切强度。但当复合材料发生破坏时,T800HB碳纤维与树脂间“机械啮合的主导作用更显著,纤维/树脂结合更紧密,使得其复合材料的断裂呈脆性破坏模式,而T800SC碳纤维与树脂结合则稍弱,呈一定程度的韧性破坏模式。T800SC碳纤维比T800HB碳纤维具有更高的复丝拉伸强度,因而相应地,T800SC碳纤维复合材料NOL环和单向板均有更高的拉伸强度。因此,综合两种不同纺丝工艺碳纤维及其复合材料的力学性能和破坏形貌,相比于T800HB,T800SC碳纤维更适合作为缠绕成型复合材料的增强材料。