CF/PC复合材料界面设计与模拟

发布时间：2021-05-21 07:01

　　碳纤维增强热塑性复合材料因其强度硬度高、制备过程无溶剂、高温使用性能高、可回收利用等优点而被广泛应用于汽车工业、航空航天、电子电器、机械工业等领域。碳纤维增强聚碳酸酯（CF/PC）复合材料能够有机结合CF与工程塑料PC的优点。但是,由于碳纤维的表面惰性与聚碳酸酯的高加工难度,CF/PC复合材料体系的界面研究进展缓慢。对该材料体系界面进行微观层面研究能够拓宽复合材料原料选择范围与合成途径,并为界面研究提供更多理论依据。本文以CF/PC界面作为研究对象,对界面进行改性设计。采用可调节嵌段比例的聚酯酰亚胺-聚醚嵌段共聚物与PC共混,基于分子动力学计算软件Materials Studio,通过模型建立、结构优化、分子动力学模拟等过程,对树脂共混改性、碳纤维表面氧化、上浆剂改性的界面改性原理进行探索,并对上浆剂的有效性进行验证,建立了微观结构与宏观性能之间的关系。树脂共混改性中,设计了一种包含“软段”与“硬段”的聚酯酰亚胺-聚醚嵌段共聚物,以期通过聚醚软段增加流动度、通过聚酯酰亚胺“硬段”提供相容性的方向来改善聚碳酸酯加工性能的不足,从溶解度参数（δ）和玻璃化转变温度（Tg）两个方面研究嵌段共聚... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景
        1.1.3 课题研究意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 碳纤维复合材料界面结合理论
        1.2.2 碳纤维复合材料界面改性方法
        1.2.3 碳纤维增强聚碳酸酯复合材料研究与应用现状
        1.2.4 分子动力学在复合材料研究中的应用
        1.2.5 国内外文献综述的简析
    1.3 研究内容与研究方法
        1.3.1 PC树脂共混改性机理及性能表征
        1.3.2 碳纤维/聚氨酯吸附模型
        1.3.3 上浆碳纤维/共混树脂界面设计
第2章 材料及研究方法
    2.1 模拟方法及原理
        2.1.1 Materials Studio软件分子动力学模拟原理
        2.1.2 Materials Studio软件的能量计算方法
    2.2 材料及试验方法
        2.2.1 实验材料及仪器
        2.2.2 实验方法
第3章 聚碳酸酯/聚酯酰亚胺-聚醚嵌段共聚物的相容性模拟计算
    3.1 聚碳酸酯与聚酯酰亚胺-聚醚嵌段共聚物共混模型的搭建
        3.1.1 聚合物聚合度的确定
        3.1.2 PC模型的建立
        3.1.3 PEI-b-PMPO模型的建立
    3.2 聚碳酸酯与聚酯酰亚胺-聚醚嵌段共聚物相容性模拟计算
        3.2.1 基于溶解度参数的PC与 PEI-b-PMPO的相容性模拟
        3.2.2 基于玻璃化转变温度的PC与 PEI-b-PMPO的相容性模拟
    3.3 本章小结
第4章 碳纤维/聚氨酯上浆剂吸附模型的分子动力学计算
    4.1 碳纤维模型与上浆剂模型的建立
        4.1.1 碳纤维模型的建立
        4.1.2 聚氨酯上浆剂模型的建立
    4.2 碳纤维/上浆剂模型的建立与吸附计算
        4.2.1 碳纤维/上浆剂模型建立
        4.2.2 碳纤维/上浆剂吸附模型能量计算
    4.3 本章小结
第5章 碳纤维/上浆剂/共混树脂界面模型的分子动力学计算
    5.1 碳纤维/上浆剂/共混树脂界面模型的建立
    5.2 PC树脂体系与上浆碳纤维界面模型的能量分析
    5.3 上浆碳纤维单丝与CF/PC复合材料力学性能
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3199269