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镀镍碳纤维的制备及其在磁场中取向的研究

程真真

  碳纤维作为传统的增强型和功能填料,具有优异的综合性能,比如高强度,高模量,良好的导电导热性,密度小,热膨胀系数小等。但碳纤维表面光滑,缺少极性官能团,导致其作为填料与基体复合时结合力小;而且其电磁性能较金属差。为了提高碳纤维的表面性能并拓宽其应用空间,可以对碳纤维表面进行改性处理。碳纤维表面化学镀镍可以显著提高碳纤维的表面性能,在赋予其金属的导电、导热和电磁性能同时,保持其高强质轻等优点。 本文首先通过化学镀方法制备了不同镀层厚度的镀层均匀的镀镍碳纤维。先采用正交实验法优化了碳纤维镀镍的镀液配方和工艺条件。根据正交优化结果对一系列化学镀过程的影响因素,进行实验分析研究。最后得到最佳镀液配方和工艺条件,即35g/L硫酸镍、30g/L次亚磷酸钠、10g/L柠檬酸钠、2 mg/L硫脲、pH值=9-10、施镀温度T=60℃。所得镀镍碳纤维的电阻率为0.5×10-5Ω.cm。并通过XRD、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)详细考察了还原剂含量,络合剂含量,施镀时间,施镀温度,镀液pH值,分散方式,去胶方式对NiCF镀层的质量和结晶性的影响。 然后采用自制的NiCF填料,聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,采用溶胶/凝胶法制备了不同浓度的NiCF/PVA材料,并在磁场下进行NiCF向处理,得到NiCF/PVA取向复合材料。此外,通过大量实验明确了PVA凝胶溶液的粘度、时间和温度的关系,从而确定了磁场取向的最佳实验条件。通过SEM、XRD、OM和电阻率测试等表征方法,对NiCF/PVA复合材料的NiCF特征进行了表征,结果证实了NiCF/PVA复合材料在磁场下,实现了NiCF的取向分布,该材料具有导电各向异性。……   
[关键词]:碳纤维;化学镀镍;导电性;各向异性;磁性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2011年
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