纳米MnO 2 /碳布多尺度增强树脂基摩擦材料的制备及摩擦学性能研究
发布时间：2024-03-25 20:28
随着轨道交通事业的快速发展,湿式传动/制动系统对高性能碳布增强树脂基复合材料提出迫切需求,但由于碳布表面能低,与树脂界面结合性能差,成为该类复合材料性能提升的瓶颈所在。本文从界面设计角度出发,以提高复合材料的界面结合强度,进而改善其力学和摩擦学性能为目标,设计并制备了碳纤维/二氧化锰纳米片(CF-MnO2)多尺度增强体,在此基础上,分别将γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)、三聚氰胺(MA)接枝于CF-MnO2上,成功制备了CF-MnO2-APS和CF-MnO2-MA层级增强体。通过对各增强体进行形貌结构、化学组成及润湿性能的分析表征,研究并探索各增强体对改善复合材料力学及摩擦学性能的作用机理。采用一步水热法在碳纤维表面原位生长氧化锰纳米片,制备出CF-MnO2多尺度增强体,系统的研究水热生长温度对纤维表面MnO2纳米片形貌结构的影响。研究结果表明,当水热生长温度为125°C时,纤维表面MnO2纳米片孔径尺寸合适且分布均匀,有利于树脂基体...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景及目的意义
1.2 碳纤维表面改性研究进展
1.2.1 碳纤维表面结构特点
1.2.2 碳纤维表面氧化技术
1.2.3 碳纤维表面涂层技术
1.2.4 碳纤维表面多尺度改性技术
1.2.5 碳纤维表面化学接枝技术
1.3 MnO2在复合材料领域的研究进展
1.4 本论文的主要研究内容及创新点
2 实验部分
2.1 实验材料及实验仪器
2.1.1 实验主要原料
2.1.2 实验主要仪器
2.2 不同方式改性碳布增强树脂复合材料的制备
2.3 碳纤维及复合材料的测试与表征
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 红外光谱(FTIR)
2.3.3 拉曼光谱(Raman)
2.3.4 扫电子显微镜(SEM)
2.3.5 透射电子显微镜(TEM)
2.3.6 能量色散谱仪(EDS)
2.3.7 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.8 接触角及表面能测试
2.3.9 力学性能测试
2.3.10 摩擦磨损性能测试
3 碳布/MnO2纳米片增强树脂基复合材料力学及摩擦学性能研究
3.1 引言
3.2 碳纤维表面原位生长MnO2纳米片
3.2.1 碳纤维表面生长纳米MnO2工艺设计
3.2.2 水热温度对CF-MnO2表面形貌的影响
3.2.3 纳米MnO2对碳纤维表面化学组成的影响
3.2.4 纳米MnO2对碳纤维表面润湿性能的影响
3.2.5 纳米MnO2对复合材料力学性能影响
3.2.6 纳米MnO2对复合材料摩擦磨损性能影响
3.3 本章小结
4 CF-MnO2-APS增强树脂基复合材料的性能研究
4.1 引言
4.2 碳纤维表面原位生长MnO2纳米片/接枝APS
4.2.1 增强体CF-MnO2-APS的工艺设计
4.2.2 生长MnO2纳米片/接枝APS对碳纤维表面形貌的影响
4.2.3 生长MnO2纳米片/接枝APS对碳纤维表面化学组成的影响
4.2.4 生长MnO2纳米片/接枝APS对碳纤维表面能的影响
4.2.5 生长MnO2纳米片/接枝APS对复合材料弯曲性能影响
4.2.6 生长MnO2纳米片/接枝APS对复合材料拉伸性能影响
4.2.7 生长MnO2纳米片/接枝APS对复合材料摩擦磨损性能影响
4.3 本章小结
5 CF-MnO2-MA增强树脂基复合材料的性能研究
5.1 引言
5.2 碳纤维表面原位生长MnO2纳米片/接枝三聚氰胺(MA)
5.2.1 增强体CF-MnO2-MA的工艺设计
5.2.2 生长MnO2纳米片/接枝MA对碳纤维表面形貌的影响
5.2.3 生长MnO2纳米片/接枝MA对碳纤维表面化学组成的影响
5.2.4 生长MnO2纳米片/接枝MA对碳纤维表面能的影响
5.2.5 生长MnO2纳米片/接枝MA对复合材料拉伸性能影响
5.2.6 生长MnO2纳米片/接枝MA对复合材料弯曲性能影响
5.2.7 生长MnO2纳米片/接枝MA对复合材料摩擦磨损性能影响
5.3 本章小结
6 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及专利成果
本文编号：3938832
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景及目的意义
1.2 碳纤维表面改性研究进展
1.2.1 碳纤维表面结构特点
1.2.2 碳纤维表面氧化技术
1.2.3 碳纤维表面涂层技术
1.2.4 碳纤维表面多尺度改性技术
1.2.5 碳纤维表面化学接枝技术
1.3 MnO2在复合材料领域的研究进展
1.4 本论文的主要研究内容及创新点
2 实验部分
2.1 实验材料及实验仪器
2.1.1 实验主要原料
2.1.2 实验主要仪器
2.2 不同方式改性碳布增强树脂复合材料的制备
2.3 碳纤维及复合材料的测试与表征
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 红外光谱(FTIR)
2.3.3 拉曼光谱(Raman)
2.3.4 扫电子显微镜(SEM)
2.3.5 透射电子显微镜(TEM)
2.3.6 能量色散谱仪(EDS)
2.3.7 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.8 接触角及表面能测试
2.3.9 力学性能测试
2.3.10 摩擦磨损性能测试
3 碳布/MnO2纳米片增强树脂基复合材料力学及摩擦学性能研究
3.1 引言
3.2 碳纤维表面原位生长MnO2纳米片
3.2.1 碳纤维表面生长纳米MnO2工艺设计
3.2.2 水热温度对CF-MnO2表面形貌的影响
3.2.3 纳米MnO2对碳纤维表面化学组成的影响
3.2.4 纳米MnO2对碳纤维表面润湿性能的影响
3.2.5 纳米MnO2对复合材料力学性能影响
3.2.6 纳米MnO2对复合材料摩擦磨损性能影响
3.3 本章小结
4 CF-MnO2-APS增强树脂基复合材料的性能研究
4.1 引言
4.2 碳纤维表面原位生长MnO2纳米片/接枝APS
4.2.1 增强体CF-MnO2-APS的工艺设计
4.2.2 生长MnO2纳米片/接枝APS对碳纤维表面形貌的影响
4.2.3 生长MnO2纳米片/接枝APS对碳纤维表面化学组成的影响
4.2.4 生长MnO2纳米片/接枝APS对碳纤维表面能的影响
4.2.5 生长MnO2纳米片/接枝APS对复合材料弯曲性能影响
4.2.6 生长MnO2纳米片/接枝APS对复合材料拉伸性能影响
4.2.7 生长MnO2纳米片/接枝APS对复合材料摩擦磨损性能影响
4.3 本章小结
5 CF-MnO2-MA增强树脂基复合材料的性能研究
5.1 引言
5.2 碳纤维表面原位生长MnO2纳米片/接枝三聚氰胺(MA)
5.2.1 增强体CF-MnO2-MA的工艺设计
5.2.2 生长MnO2纳米片/接枝MA对碳纤维表面形貌的影响
5.2.3 生长MnO2纳米片/接枝MA对碳纤维表面化学组成的影响
5.2.4 生长MnO2纳米片/接枝MA对碳纤维表面能的影响
5.2.5 生长MnO2纳米片/接枝MA对复合材料拉伸性能影响
5.2.6 生长MnO2纳米片/接枝MA对复合材料弯曲性能影响
5.2.7 生长MnO2纳米片/接枝MA对复合材料摩擦磨损性能影响
5.3 本章小结
6 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及专利成果
本文编号：3938832
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3938832.html