溶胶-凝胶法改性碳纤维增强纳米HA复合材料的制备及性能研究

人工晶体学报, 2014, 43(3): 652-657.

溶胶-凝胶法改性碳纤维增强纳米HA复合材料的制备及性能研究

1.辽宁工业大学材料科学与工程学院,锦州121001;东北大学材料与冶金学院,沈阳110004

2.辽宁工业大学材料科学与工程学院,锦州121001

3.辽宁工业大学材料科学与工程学院,锦州121001

4.东北大学材料与冶金学院,沈阳110004

基金项目: 长江学者和创新团队发展计划(IRT0713) 辽宁省自然科学基金(201102090) 辽宁省博士启动基金(20111068) 辽宁省高等学校优秀人才支持计划(LJQ2012056,LJQ2013067) 国家高技术研究发展计划(863计划)(2011AA060102)

关键词： HA复合材料 , 溶胶-凝胶 , 改性碳纤维 , HA膜层 , 力学性能

Study on Preparation and Properties of Nano-HA Composites Reinforced by Carbon Fibers after Modified by Sol-gel Method

LI Qiang ^1, , YU Jing-yuan ^2, , MU Bai-chun ^3, , SUN Xu-dong ^4,

1.辽宁工业大学材料科学与工程学院,锦州121001;东北大学材料与冶金学院,沈阳110004

2.辽宁工业大学材料科学与工程学院,锦州121001

3.辽宁工业大学材料科学与工程学院,锦州121001

4.东北大学材料与冶金学院,沈阳110004

Keywords： HA composite , sol-gel , modified C-fiber , HA layer , mechanical property

先对碳纤维进行对氨基苯甲酸预处理,然后通过溶胶-凝胶技术在预处理后碳纤维表面涂覆HA涂层,随后利用粉末冶金技术制备改性碳纤维增强纳米HA复合材料.研究碳纤维的改性工艺,观察改性后碳纤维表面的微观形貌,测量小同碳纤维含量下复合材料的抗弯强度和断裂韧性.结果表明对氨基苯甲酸处理后碳纤维表面形成大量的纵向凹槽,表面粗糙度增加,将其在HA溶胶中提拉5次后可以在表面获得一层致密的、结合性能较好的膜层.烧结产物中HA过渡层可以很好地连接基体和碳纤维,提高纳米HA复合材料的力学性能,当碳纤维含量为3vol％时,溶胶-凝胶改性碳纤维/纳米HA复合材料的抗弯强度达到最大值84.6 MPa,是基体抗弯强度的3.45倍.当碳纤维含量为4vol％时,溶胶-凝胶改性碳纤维/纳米HA复合材料的断裂韧度达到最大值1.92 MPa·m1/2,是基体断裂韧度的2.43倍.

参考文献

[1]	岳雪涛,孙康宁.Ti3Al/HAP复合材料的制备与性能研究[J].人工晶体学报,2013(09):1884-1888.
[2]	王萍,李国昌.羟基磷灰石微球制备及离子吸附/交换性能研究[J].人工晶体学报,2012(03):821-827.
[3]	王静,李慕勤,温广武.短碳纤维增强羟基磷灰石生物材料的制备与性能[J].稀有金属材料与工程,2007(z3):86-89.
[4]	穆柏春,李强,于景媛,刘秉余.化学镀碳纤维增强羟基磷灰石复合材料的性能[J].粉末冶金材料科学与工程,2011(01):131-135.
[5]	王新广,牛宗伟,谷万里.短切碳纤维/羟基磷灰石生物复合材料的制备及性能[J].复合材料学报,2011(02):105-110.
[6]	罗民华,徐琼琼,朱庆霞.羟基磷灰石分解和恢复的研究[J].中国陶瓷,2007(04):15-17,30.
[7]	YANG Chun,GUO Ying-kui,ZHANG Mi-lin.Thermal decomposition and mechanical properties of hydroxyapatite ceramic[J].中国有色金属学报（英文版）,2010(02):254-258.

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