碳纤维表面自组装对其复合材料界面耐原子氧性能的研究
当航天器运行在低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)中时,会受到空间环境中多种因素的影响,而原子氧(Atomic Oxygen,AO)是其中最重要和最危险的因素,原了氧效应会影响到航天器材料的正常物理、化学性能,从而减少航天器的有效运行寿命.碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料由于其各种优异的性能被广泛地应用于航天器材料中,但作为聚合物基复合材料,其极易受原子氧侵蚀,尤其当起其外保护涂层受到原子氧破坏后,界而易受到原子氧侵蚀而使材料性能进一步下降.针对这种情况,本文提出了一种在CF表面自组装改性以提高CF/EP复合材料界面耐原子氧性能的方法.根据碳纤维和环氧树脂的特性,文中选取了金/硫醇改性体系.首先对镀金碳纤维进行扫描电子显微镜(SEM)、原了力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)测试,结果表明:Au镀层致密均匀,且纯度很高.其次对白组装后的碳纤维进行表而增强拉曼光谱(SERS)和X-射线光电子能谱(XPS)测试,结果表明自组装分子在镀金碳纤维上发生了化学吸附.最后采用单丝拔出仪测试来研究CF/EP复合材料经原子氧暴露前后的界面剪切强度(IFSS).结果表明:相比之下镀金后IFSS值下降,两种硫醇改性后有所增加.而且,从复合材料进行原子氧暴露处理后IFSS的变化趋势看,对于未改性的CF/EP复合材料随著原子氧暴露时间的延长,IFSS急剧下降,而经Au镀层保护、HTP改性以及ATP 改性的IFSS值8h内下降幅度都有所减少.对原子氧暴露处理后的CF进行AFM测试也得到了相同的结论,即Au镀层以及两种芳基硫醇自组装改性都可有效地提高CF/EP复合材料界面的耐原子氧性能,其中ATP改性体系效果最好.
航天器 碳纤维 自组装 耐原子氧性能 使用寿命
郑楠 贺金梅 黄玉东 赵丹
哈尔滨工业大学化工学院,哈尔滨,150001
国内会议
济南
中文
201-201
2012-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）