几种国产高模碳纤维特性实验分析

来源：复合材料学报杂志2016年第9期北京时间：

作者：徐永新, 顾轶卓, 马全胜, 李敏, 王绍凯, 张佐光,

摘要：采用SEM、金相显微镜、AFM、XPS、XRD表征了3种国产（CCM40J，CCM40，CCM46J）和1种进口（东丽M40JB）高模碳纤维的表面特性及结晶结构，并对高模碳纤维与环氧树脂的微观界面及复丝力学性能进行了研究。结果发现：高模碳纤维的表面都存在明显沟槽，但表面粗糙度差异不大，均有圆形、腰果形、椭圆形等截面形状；表面主要含C、O、N、Si 4种元素，M40JB的O/C比和活性碳原子含量都高于国产高模碳纤维；按M40JB、CCM40J、CCM40、CCM46J的顺序，石墨微晶尺寸越来越大，石墨化程度增高，M40JB的取向度最小，CCM46J的取向度最大，而CCM40J与CCM40的取向度相近；表面能大小顺序为M40JB > CCM40 > CCM46J > CCM40J，80 ℃时与环氧树脂E51、固化剂4，4'-二氨基二苯砜（DDS）的树脂体系E51-DDS和4，4'- 二氨基二苯甲烷环氧树脂（AG80）、固化剂DDS的树脂体系AG80-DDS的动态接触角均在35°~50°之间，说明浸润性良好；CCM46J与E51-DDS的界面剪切强度（IFSS）最高，M40JB与AG80-DDS的界面剪切强度最高；国产3种高模碳纤维复丝的拉伸强度和拉伸模量都高于M40JB，其中CCM40J的拉伸强度最高，CCM46J的拉伸模量最高；所测高模碳纤维复丝的压缩强度能达到各自拉伸强度的44%~53%，CCM46J复丝的压缩强度最高。

关键词：高模碳纤维, 环氧树脂, 表面特性, 界面性能, 力学性能,