钕铁硼/石墨烯改性碳纤维/环氧复合材料的性能研究

本文采用偶联剂 KH550对钕铁硼（NdFeB）粉体进行了表面功能化处理。同时利用石墨烯对碳纤维进行了表面改性处理。将功能化的 NdFeB粉体、改性后的碳纤维与环氧树脂相互混合，制得复合材料层合板。采用 SEM、XRD和 FT-IR，对表面处理前后的 NdFeB粉体和碳纤维的组织结构、微观形貌与表面官能团进行了分析测试。通过测试复合材料的力学性能和磁通量，分析了KH550和NdFeB粉体含量对复合材料性能的影响。本文的研究结果如下：
　　利用偶联剂KH550处理NdFeB粉体，改善了NdFeB与环氧基体间界面粘结强度。采用浓硝酸氧化加深了碳纤维表面的沟槽，提高了纤维表面羟基与羧基官能团的含量。通过SEM观察石墨烯改性碳纤维的表面形貌，结果可知石墨烯均匀分布在碳纤维表面，增加了碳纤维的表面积。FT-IR测试结果显示，碳纤维表面含氧活性官能团的含量增加。
　　磁通量测试结果表明，KH550含量为2％时复合材料的磁通量最高，力学性能最好。随着 NdFeB粉体含量的增加，复合材料的磁通量上升。力学测试结果显示，石墨烯改性碳纤维提高了复合材料的力学性能。复合材料随NdFeB粉体含量的上升，拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度均呈下降的趋势。由 NdFeB/石墨烯改性碳纤维/环氧复合材料断口形貌分析可知，石墨烯改性碳纤维制备的复合材料的界面结合效果更好。但是，随着NdFeB粉体含量的增加，碳纤维与环氧基体间的界面粘结强度下降。