稀土溶液对碳纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响

      本文使用稀土溶液表面改性处理和空气氧化处理方法来提高碳纤维增强聚酰亚胺复合材料界面粘着。比较了不同改性方法处理的碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的机械性能和摩擦学性能。结果表明稀土改性处理可以显著提高复合材料力学性能（拉伸性能）和摩擦磨损性能。

       聚酰亚胺(PI)具有突出的热稳定性、良好的抗冲击、抗辐射和耐溶剂性能，在高温、高低压和高速等极端环境下有很好的摩擦磨损性能，是一类很有潜力应用于摩擦学领域的基体材料。但纯PI因较低的抗拉、抗压强度，不适宜单独作为摩擦材料使用，而加入增强纤维后可得到力学性能和摩擦性能优异的PI复合材料。碳纤维具有耐高温、高强度、高弹性模量、抗蠕变等特点，是制备高性能树脂基复合材料最常用的增强纤维，广泛应用于汽车、建材、包装、运输、化工、造船、家具、航空、航天等领域。

      但是研究发现，碳纤维在未经表面处理前，其活性比表面积小，表面能低，在被用作复合材料的增强体时，往往因其与树脂界面的粘合不好而影响其性能的发挥。为此，人们对碳纤维的表面进行了许多改性研究。目前，主要应用氧化法、沉积法、电聚合与电沉积法、等离子体处理等来改善碳纤维与聚合物基体的界面结合力，以提高碳纤维增强聚合物复合材料的综合性能[7]。这些方法在一定程度上改善了界面相的结合力，提高了复合材料的使用价值，但达不到理想的效果，存在着效果不稳定、容易退化、对纤维损伤较大、加工性能差等缺点，致使复合材料的界面结合力较差，极大地限制了碳纤维／聚酰亚胺复合材料在各领域中的应用。

      本论文针对复合材料界面性质是影响其性能的关键因素，基于稀土溶液表面改性新技术，改善复合材料的界面结合性能，并深入研究了碳纤维／聚酰亚胺(CF/PI）复合材料的力学性能和摩擦学性能。通过实验研究和理论分析，阐明稀土溶液对于碳纤维表面及其聚酰亚胺复合材料界面的结构与性质的作用机理，及其提高复合材料力学性能和摩擦学性能的作用机制，得到碳纤维／聚酰亚胺复合材料摩擦磨损性能随试验参数之间的变化规律。

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