Ti3C2Tx-MXene上浆剂表面改性高模量碳纤维及其环氧树脂基复合材料界面性能

为了改善高模量碳纤维(HMCF)表面润湿性及增强其复合材料界面性能,本文采用机械共混法,将尺寸为100～500 nm的少层Ti3C2Tx-MXene水分散液与水性环氧乳液上浆剂进行复配,制备了适用于HMCF的Ti3C2Tx-MXene/环氧树脂(EP)改性环氧乳液复合上浆剂,并以连续上浆技术在HMCF表面构筑了富含Ti3C2Tx-MXene的特性涂层,以期改善HMCF/EP复合材料的界面结合性能.通过SEM、XPS和动态接触角测试对HMCF的表面形貌、表面化学状态和表面润湿性能进行了表征,并以层间剪切强度(ILSS)和断面形貌测试对HMCF/EP复合材料的界面结合状况进行了分析表征,最后以复合材料的剪切破坏模型对Ti3C2Tx-MXene/EP复合上浆剂改性的HMCF/EP复合材料的界面增强机制进行了探讨.结果表明,经Ti3C2Tx-MXene/EP复合上浆剂表面处理后,HMCF表面的O/C(原子比)提高,并赋予其一定量的纳米尺度小凸起微机械结构,改善了HMCF的表面润湿性.当环氧乳液上浆剂固含量为0.8％,Ti3C2Tx-MXene浓度为1.0 mg/mL时,HMCF/EP复合材料的ILSS值提高了23.8％,达到85.9 MPa.