QM4055級碳纖維結(jié)構(gòu)與性能分析

摘要：采用X射線衍射儀(XRD)、拉曼光譜儀(Raman)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力掃描探針顯微鏡(AFM)、表面動態(tài)接觸角測量儀表征了國產(chǎn)QM4055級碳纖維和進口高強高模型M55J級碳纖維的微晶結(jié)構(gòu)和表面特性,并對兩種纖維與環(huán)氧樹脂的微觀界面及復(fù)合材料力學(xué)性能進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn):與高強高模型M55J級碳纖維相比,QM4055級碳纖維的石墨片層的層間距d002為0. 342 4 nm,微晶的堆疊厚度為5. 14 nm,石墨化程度R為0. 43,石墨晶體結(jié)構(gòu)更完善,石墨化程度略高;QM4055級碳纖維的表面粗糙度值Ra為89 nm,略低且均一性略好,截面形狀圓形度略高;QM4055級碳纖維表面主要含C、O、N三種元素,且表面O/C比和N/C比分別為0. 078和0. 01,表面自由能為43. 27 mN/m,極性分量為19. 56 mN/m,界面剪切強度(IFSS)分別是50. 2 MPa,表面活性略高。與M55J級碳纖維/AC531樹脂復(fù)合材料相比,QM4055級碳纖維/AC531樹脂復(fù)合材料的拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度和層間剪切強度分別提高了31%、34%、16%和19%,分別達到2 526 MPa、1 054 MPa、1 507 MPa和85. 0 MPa。