摘要: 碳纤维增强热塑性树脂因其性能优异，能够在高温条件下使用，因而成为航空航天、汽车、轮船等领域烧蚀材料研究的热点。碳纤维增强热塑性酚醛树脂具有比强度高、比模量大、耐热、耐烧蚀等优点。但是由于酚醛树脂在固化时有小分子放出，有不耐高温的键... 展开 碳纤维增强热塑性树脂因其性能优异，能够在高温条件下使用，因而成为航空航天、汽车、轮船等领域烧蚀材料研究的热点。碳纤维增强热塑性酚醛树脂具有比强度高、比模量大、耐热、耐烧蚀等优点。但是由于酚醛树脂在固化时有小分子放出，有不耐高温的键，难以石墨化，影响烧蚀性能，需要对酚醛树脂改性。酚醛树脂与纤维的界面结构是决定能否制备性能优异复合材料的关键因素，但因碳纤维具有表面能低、表面惰性等特点，使其难以实现与酚醛树脂的机械螯合以及在润湿作用下发生化学反应，导致作用界面作用较弱，影响复合材料的性能，从而限制了复合材料作为功能材料的发挥。界面优化需要对碳纤维表面进行处理，需要通过调控碳纤维表面的物理和化学性能来实现。 首先利用硼酸、钼酸铵为改性剂对酚醛树脂进行改性合成硼钼酚醛树脂，改变硼酸、钼酸铵占酚醛的摩尔比，合成一系列酚醛树脂，探究硼酸、钼酸铵含量对酚醛树脂耐热性能和残炭率的影响。采用FTIR、NMR、固化度、DSC、TG等对改性酚醛树脂进行表征。实验表明钼酸铵是以Mo-O-C键共聚、硼酸是以B-O-C形式出现在改性酚醛树脂（B-Mo-PR）中。硼酸、钼酸铵改性酚醛树脂会使凝胶时间缩短、固化温度升高。硼酸、钼酸铵改性酚醛树脂会使固化度、耐热性能、残炭率提高。硼酸、钼酸铵含量分别为7%、6%时，硼酸钼酸铵改性酚醛树脂固化度最高、耐热性能优异、残炭率最高。 其次利用多巴胺的自聚和和黏附特性，在碳纤维表面引入活性基团，系统研究了多巴胺浓度对碳纤维表面性能的影响。通过SEM、AFM、XPS、FTIR、表面能等测试表征了多巴胺处理后碳纤维表面形貌、表面粗糙度、表面化学状态、表面润湿性等。多巴胺处理提高了碳纤维表面粗糙程度、在表面增加了-NH2等活性基团含量，增加了界面的活性位点，提高了碳纤维表面极性和表面能，改善了树脂与纤维的润湿性。结果显示当多巴胺浓度为1.5g/L时，有最小的动态接触角和最大的表面能。 在上述研究的基础上，选取未改性酚醛树脂，硼酸7%、钼酸铵6%的改性酚醛树脂为基体，以CF、1.5g/L多巴胺处理的CF为增强体合成一系列碳纤维/硼钼酚醛复合材料。通过对复合材料进行层间剪切、三点弯曲等力学性能测试，用氧乙炔法测试材料的烧蚀性能，来探究硼酸、钼酸铵改性酚醛树脂、多巴胺处理碳纤维表面对复合材料力学性能的影响。利用SEM探究硼酸、钼酸铵改性酚醛树脂、多巴胺处理碳纤维表面对复合材料微观结构的变化。 收起