酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料界面强度的影响

   
       采用酚醛树脂作为炭纤维表面处理剂，可以显著提高多种炭纤维和环氧树脂界面强度。通过XPS、AFM、SEM和层间剪切强度等方法，研究了不同浓度的酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料层间剪切强度，炭纤维表面元素和化学键组成的影响，以及炭纤维增强环氧树脂复合材料断面观形貌的变化。XPS和AFM分析结果表明酚醛树脂和炭纤维表面发生了化学反应，而且酚醛树脂处理剂浓度越高，和炭纤维表面发生反应的基团也越多，表面越光滑平整，SEM和层间剪切强度研究表明酚醛树脂处理后的复合材料界面粘结性能得到很大的改善，而且界面粘结性能强烈依靠处理剂浓度。

       涂层法是一种有效的纤维表面改性方法，其中聚合物涂层法工艺简单、并可以显著提高界面性能，因此应用较多。用于纤维表面涂层的聚合物通常与基体树脂具有相同的重复单元，或与纤维和树脂均具有较好的粘结性。常用的涂层材料有偶联剂、环氧树脂、糠醇树脂、聚乙烯醇和聚酰亚胺等，用于不同纤维的表面处理Li-sl。其中偶联剂或铬的络合物主要用于炭纤维的表面处理，也有采用聚氨酯、聚吡咯、聚丙烯酸和聚马来酸酐等提高界面性能的报道，但是目前尚无采用酚醛树脂作为纤维表面处理剂的报道，采用酚醛树脂作为纤维表面处理剂可以广泛用于各种纤维的表面处理，效果明显，成本低廉。

       本文中采用金属有机高分子作为催化剂制备的酚醛树脂，可以与炭纤维表面发生化学反应，提高炭纤维表面极性，从而显著提高纤维层间剪切强度，并且不损伤纤维。通过复合材料层间剪切强度、XPS、AFM和SEM等方法，着重研究了酚醛树脂作为处理剂对M40炭纤维表面元素和化学键组成、微观形貌及其复合材料层间剪切强度和断裂形貌的影响。

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