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1　绪论1

1.1　树脂基复合材料的发展简史1

1.2　热塑性树脂基复合材料研究进展2

1.2.1　热塑性树脂基体的研究进展3

1.2.2　热塑性树脂基复合材料成型工艺研究进展5

1.3　高性能纤维的结构与性能7

1.3.1　碳纤维的结构与性能7

1.3.2　芳纶纤维的结构与性能9

1.3.3　PBO纤维的结构与性能13

1.4　聚合物基复合材料的界面14

1.5　纤维表面改性的处理方法研究进展17

1.5.1　纤维表面改性方法概况17

1.5.2　纤维表面等离子体改性方法24

1.6　复合材料热应力分析表征方法研究进展25

参考文献27

2　实验材料与实验方法34

2.1　实验原材料及实验仪器34

2.1.1　实验原材料34

2.1.2　实验仪器35

2.2　纤维表面等离子体处理36

2.2.1　碳纤维表面等离子体处理36

2.2.2　芳纶纤维表面等离子体处理37

2.2.3　PBO纤维表面等离子体处理37

2.3　复合材料的制备37

2.4　等离子体处理时效性分析38

2.5　实验方法38

2.5.1　X射线光电子能谱分析38

2.5.2　纤维的表面形貌分析39

2.5.3　动态接触角分析39

2.5.4　复合材料的性能测试40

2.5.5　复合材料破坏形貌分析41

2.5.6　纤维的红外光谱分析41

2.5.7　树脂基体性能的动态力学分析42

2.5.8　复合材料的热应力分析42

参考文献43

3　CF/PPESK树脂基复合材料的成型工艺与热应力分析44

3.1　溶剂的选择44

3.2　预浸料的制备工艺45

3.3　复合材料模压成型工艺46

3.3.1　预浸料内的温度场的数值分析48

3.3.2　复合材料成型压力及成型时间的选择51

3.4　复合材料的残余热应力分析52

3.4.1　有限元分析模型53

3.4.2　基体树脂性能的分析56

3.4.3　材料的屈服准则58

3.5　复合材料内残余热应力的分布规律63

3.5.1　复合材料轴向、径向、环向残余热应力的分布规律63

3.5.2　纤维表面残余热应力的分布规律66

3.5.3　复合材料自由端及内部区域残余热应力的分布67

3.5.4　复合材料潜在的破坏区域分析68

3.6　降温速率对复合材料内应力分布规律的影响69

参考文献69

4　空间温度环境下碳纤维复合材料的热应力模拟71

4.1　复合材料的数值仿真模型71

4.2　空间环境温度场72

4.3　升温过程复合材料的热应力分析73

4.3.1　CF/PPESK复合材料的自由端及内部区域的热应力分布规律74

4.3.2　CF/PPESK复合材料内的缺陷区域对热应力分布规律的影响76

4.3.3　CF/PPESK复合材料与热固性复合材料热应力分布规律的比较79

4.4　降温过程复合材料的热应力分析82

4.4.1　CF/PPESK复合材料的自由端及内部区域的热应力分布规律82

4.4.2　CF/PPESK复合材料内缺陷区域对热应力分布规律的影响86

4.4.3　CF/PPESK复合材料与热固性复合材料热应力分布规律的比较88

参考文献91

5　碳纤维的表面性能及CF/PPESK复合材料的界面性能92

5.1　碳纤维原纤表面的XPS分析92

5.2　空气冷等离子体处理对碳纤维表面化学成分的影响95

5.3　等离子体处理对碳纤维表面形貌的影响98

5.4　等离子体处理对碳纤维浸润性能的影响100

5.5 等离子体处理对CF/PPESK复合材料界面ILSS的影响102

5.6　碳纤维／PPESK复合材料的耐湿热性能103

5.7　碳纤维／PPESK复合材料的界面破坏机理分析105

5.8　碳纤维／PPESK复合材料的界面黏结机理分析106

参考文献108

6　Twaron纤维的表面性能及Twaron/PPESK复合材料界面性能110

6.1　等离子体处理对Twaron纤维表面化学组成的影响110

6.2　等离子体处理对Twaron纤维表面形貌的影响113

6.3　等离子体处理对Twaron纤维表面浸润性能的影响115

6.4　等离子体处理对Twaron/PPESK复合材料界面性能的影响115

6.5　Twaron/PPESK复合材料界面黏结机理分析116

6.6　Twaron/PPESK复合材料界面破坏机理分析119

参考文献121

7　Aroms纤维的表面性能及Aroms/PPESK复合材料界面性能122

7.1　等离子体改性处理时间对Armos纤维表面状态的影响122

7.1.1　等离子体处理时间对Armos纤维表面化学组成的影响122

7.1.2　等离子体处理时间对Armos纤维表面形貌的影响125

7.1.3　等离子体处理时间对Armos纤维表面浸润性能的影响128

7.2　等离子体处理功率对Armos纤维表面状态的影响128

7.2.1　等离子体处理功率对Armos纤维表面化学组成的影响128

7.2.2　等离子体处理功率对Armos纤维表面形貌和表面粗糙度的影响131

7.2.3　等离子体处理功率对Armos纤维表面浸润性能的影响135

7.3　等离子体处理对Armos/PPESK复合材料界面性能的影响135

7.4　Armos/PPESK复合材料的耐湿热性能分析137

7.5　Armos/PPESK复合材料界面黏结与破坏机理分析138

参考文献139

8　PBO纤维的表面性能及PBO/PPESK复合材料界面性能141

8.1　氧气等离子体处理时间对PBO纤维表面状态的影响141

8.1.1　氧气等离子体处理时间对PBO纤维表面化学成分的影响142

8.1.2　氧气等离子体处理时间对PBO纤维表面形貌的影响146

8.1.3　氧气等离子体处理时间对PBO纤维表面自由能的影响149

8.2 氧气等离子体处理时间对PBO/PFESK复合材料界面的影响149

8.2.1 氧气等离子体处理时间对PBO/PPESK树脂基复合材料界面黏结性能的影响149

8.2.2　氧气等离子体处理时间对PBO/PPESK复合材料断面形貌的影响151

8.3　氧气等离子体放电气压对PBO纤维表面状态的影响153

8.3.1　氧气等离子体放电气压对PBO纤维表面化学成分的影响153

8.3.2　氧气等离子体放电气压对PBO纤维表面形貌的影响156

8.3.3　氧气等离子体放电气压对PBO纤维表面自由能的影响158

8.4 氧气等离子体放电气压对PBO/PPESK复合材料界面性能的影响159

8.4.1　氧气等离子体放电气压对PBO/PPESK复合材料界面黏结性能的影响159

8.4.2　氧气等离子体放电气压对PBO/PPESK复合材料断面形貌的影响161

8.5　氧气等离子体处理功率对PBO纤维表面状态的影响163

8.5.1　氧气等离子体处理功率对PBO纤维表面化学成分的影响163

8.5.2　氧气等离子体处理功率对PBO纤维表面形貌的影响166

8.5.3　氧气等离子体处理功率对PBO纤维表面自由能的影响168

8.6 氧气等离子体处理功率对PBO/PPESK复合材料界面性能的影响168

8.6.1　氧气等离子体处理功率对PBO/PPESK复合材料界面黏结性能的影响168

8.6.2　氧气等离子体处理功率对PBO/PPESK复合材料断面形貌的影响170

参考文献171

9　有机纤维表面时效性分析及其对复合材料界面性能的影响173

9.1　Twaron纤维表面时效性及其对复合材料界面性能的影响173

9.1.1　Twaron纤维表面化学组成时效性分析173

9.1.2　Twaron纤维表面形貌时效性分析177

9.1.3　Twaron纤维表面浸润性能时效性分析178

9.1.4　Twaron纤维表面时效性对其增强复合材料界面性能的影响179

9.2　Aroms纤维表面时效性及其对复合材料界面性能的影响180

9.2.1　Armos纤维表面化学组成时效性分析180

9.2.2　Armos纤维表面形貌时效性分析182

9.2.3　Armos纤维表面浸润性时效性分析184

9.2.4　Armos纤维表面时效性对其复合材料界面性能影响185

9.2.5 Armos纤维表面时效性对其复合材料耐湿热性能的影响186

9.3　PBO纤维表面时效性及其对复合材料界面性能的影响186

9.3.1　PBO纤维表面化学组成时效性分析186

9.3.2　PBO纤维表面形貌时效性分析190

9.3.3　PBO纤维表面浸润性能时效性分析193

9.3.4　PBO纤维表面时效性对其复合材料界面性能及断面形貌的影响193

参考文献196

10　PBO纤维等离子接枝环氧树脂改性及其对复合材料界面性能的影响198

10.1　PBO纤维表面等离子体接枝环氧树脂改性处理工艺199

10.2　氧气等离子体接枝环氧树脂改性后PBO纤维表面化学组成变化200

10.3　氧气等离子体接枝环氧树脂改性后PBO纤维浸润性能的变化202

10.4　氧气等离子体接枝环氧树脂改性对PBO/PPESK界面黏结性能的影响203

10.5 氧气等离子体接枝环氧树脂改性对PBO/PPESK断口形貌的影响203

10.6　氧气等离子体接枝环氧树脂改性对PBO/PPESK耐湿热性能的影响204

参考文献205