聚醚砜/环氧树脂/短切碳纤维复合材料的制备与表征

发布时间：2021-01-28 12:37

　　与金属材料相比,碳纤维增强环氧树脂基复合材料具有比强度大、比模量高、耐腐蚀、抗疲劳和结构稳定性好等优点,近年来,不仅在军事和航空航天领域得到了广泛的应用,同时也在民用方面了取得了突出的研究进展和成果。本文首先结合凝胶化时间测定结果和不同升温速率的DSC分析结果,确定了树脂基体的固化工艺为110℃/2h+140℃/2h+160℃/3h,然后将其与短切碳纤维进行复合,制备出了机械性能和耐热性能均较高的并且具有优异加工性能的先进碳纤维增强环氧树脂基复合材料。研究了不同碳纤维长度以及不同含量下,复合材料机械性能的变化规律,分析了复合材料的储能模量和玻璃化转变温度与碳纤维含量的关系,结果表明:碳纤维长度为碳纤维长度为3mm、含量为0.25%时,复合材料的机械性能最佳,拉伸强度、冲击韧性、弯曲强度和弯曲模量分别较纯树脂提高了14.2%、25.3%、30.3%和68.9%;玻璃化转变温度较纯树脂提高了约6℃,表明此时复合材料的耐热性能最佳;复合材料的储能模量均高于纯树脂的储能模量,当碳纤维含量为0.35%时,储能模量最大提高了31.8%。在优化了碳纤维长度以及含量的基础上,采用分散剂F-38（丙二醇... 

【文章来源】：西南科技大学四川省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 碳纤维概述
        1.1.1 碳纤维的发展现状
        1.1.2 碳纤维的结构与性能
        1.1.3 碳纤维的应用
    1.2 碳纤维复合材料
        1.2.1 碳纤维/环氧树脂基复合材料概述
        1.2.2 碳纤维/环氧树脂基复合材料的研究进展
    1.3 复合材料的界面
        1.3.1 界面理论及界面作用
        1.3.2 界面分析方法
    1.4 本课题的提出和研究内容
2 实验部分
    2.1 实验原材料及主要实验设备
        2.1.1 实验原材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 碳纤维表面处理
        2.2.1 去除上浆剂
        2.2.2 浓硝酸处理
        2.2.3 硅烷偶联剂处理
    2.3 复合材料制备
    2.4 性能测试及表征方法
        2.4.1 凝胶化时间测定
        2.4.2 差示扫描量热分析（ DSC）测试
        2.4.3 原子力显微镜（AF M）观察
        2.4.4 扫描电子显微镜（SEM）观察
        2.4.5 机械性能测试
        2.4.6 动态热力学分析（DMA）测试
        2.4.7 红外光谱分析（IR）测试
3 结果与讨论
    3.1 碳纤维原丝/环氧树脂复合材料的制备与性能研究
        3.1.1 树脂基体凝胶化时间确定
        3.1.2 树脂基体固化工艺确定
        3.1.3 碳纤维长度对复合材料机械性能的影响
        3.1.4 碳纤维含量对复合材料机械性能的影响
        3.1.5 复合材料动态力学性能及耐热性能
        3.1.6 复合材料的微观形貌分析
        3.1.7 小结
    3.2 分散剂处理碳纤维表面及其复合材料的性能研究
        3.2.1 树脂基体的红外分析
        3.2.2 分散剂含量对复合材料耐热性能的影响
        3.2.3 分散剂含量对复合材料机械性能的影响
        3.2.4 分散剂处理前后碳纤维/环氧树脂复合材料的断面形貌
        3.2.5 小结
    3.3 浓硝酸/KH560复合处理碳纤维及其复合材料的性能研究
        3.3.1 碳纤维处理前后表面形貌分析
        3.3.2 浓硝酸液相氧化时间对复合材料机械性能的影响
        3.3.3 KH560含量对复合材料机械性能的影响
        3.3.4 复合处理对复合材料的耐热性能的影响
        3.3.5 复合材料微观形貌分析
        3.3.6 小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
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[10]RTM用苯并噁嗪树脂基碳纤维复合材料的性能研究[J]. 张飞,牛慧军,赵立波,许国栋,张彦飞,张志毅,刘亚青.  化工新型材料. 2011(11)

博士论文
[1]聚丙烯腈纤维结构及其形成过程的研究[D]. 王启芬.山东大学 2010



本文编号：3005006