苎麻短纤维层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的研究

发布时间：2021-07-22 10:37

　　基于碳纤维/环氧树脂复合材料层合板存在易分层的缺陷,本文采用层间铺入苎麻短纤维的方式对碳纤维/环氧树脂复合材料层合板进行了层间增韧,制备了苎麻短纤维层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。研究了不同长度、不同面密度以及表面KH-550改性的苎麻短纤维对层合板层间断裂韧性的影响。探讨了层间铺入改性和未改性的苎麻短纤维对层合板力学性能的影响。研究结果表明,层间铺入苎麻短纤维明显提高了碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的I型层间断裂韧性（GIC）和II型层间断裂韧性（GIIC）,当铺入KH-550改性过的苎麻短纤维长度为6 mm,面密度为12 g·m^-2时,对层间断裂韧性的提高最大,GIC由497.48 J·m^-2增加到667.54 J·m^-2,提高了34.24%;GIIC由508.52 J·m^-2增加到862.11 J·m^-2,提高了69.54%;此外,层间铺入KH-550改性的苎麻短纤维不但没有使层合板的力学性能有所损失,反而有一定程度的提高。通过扫描电子显微镜（SEM）观察层间铺入... 

【文章来源】：西南科技大学四川省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 复合材料
        1.1.1 复合材料简介
        1.1.2 复合材料层合板及其特点
    1.2 苎麻纤维
        1.2.1 苎麻纤维简介
        1.2.2 苎麻纤维研究现状
        1.2.3 苎麻纤维表面改性研究
    1.3 复合材料层合板层间性能改善研究
        1.3.1 基体增韧
        1.3.2 层合板缝合
        1.3.3 Z向穿刺（ Z-pining）
        1.3.4 层间增韧
    1.4 复合材料层合板层间性能的评价方法
    1.5 本课题研究的背景、意义及内容
        1.5.1 研究背景
        1.5.2 研究意义
        1.5.3 研究内容
2 实验部分
    2.1 主要实验仪器、设备及实验原材料
        2.1.1 主要实验设备及仪器
        2.1.2 实验原材料
    2.2 苎麻短纤维的制备
        2.2.1 苎麻纤维的表面（偶联）处理
        2.2.2 苎麻纤维的短切及分散
    2.3 苎麻短纤维层间增韧层合板的制备
        2.3.1 胶液体系配比的确定
        2.3.2 层合板的成型与试样的制备
    2.4 性能测试及表征
        2.4.1 苎麻纤维基本性能测试
        2.4.2 凝胶化时间的测定
        2.4.3 差示扫描量热分析（ DSC）测试
        2.4.4 苎麻纤维接触角的测定
        2.4.5 红外光谱测试（FTIR）测试
        2.4.6 层间断裂韧性的测定
        2.4.7 机械性能测试
        2.4.8 扫描电子显微镜（ SEM）观察
3 结果与讨论
    3.1 苎麻纤维的表面偶联改性研究
        3.1.1 偶联剂浓度和处理时间对苎麻纤维单丝接触角的影响
        3.1.2 KH-550 处理对苎麻纤维基本性能的影响
        3.1.3 苎麻纤维表面偶联改性机理分析
        3.1.4 苎麻纤维表面的红外光谱分析
        3.1.5 苎麻纤维表面的SEM分析
        3.1.6 小结
    3.2 苎麻短纤维层间增韧层合板的制备工艺研究
        3.2.1 胶液配比研究
        3.2.2 固化温度对胶液固化度的影响研究
        3.2.3 凝胶化时间曲线
        3.2.4 温度对苎麻纤维复丝拉伸强度的影响
        3.2.5 固化工艺的确定
        3.2.6 小结
    3.3 苎麻短纤维增韧层合板的层间断裂韧性研究
        3.3.1 铺入不同长度、面密度苎麻短纤维对GIIC的影响
        3.3.2 铺入不同长度、面密度苎麻短纤维对GIC的影响
        3.3.3 苎麻短纤维的层间增韧机制分析
        3.3.4 苎麻纤维表面偶联处理对层间断裂韧性的影响
        3.3.5 小结
    3.4 苎麻短纤维层间增韧层合板的力学性能研究
        3.4.1 铺入不同面密度苎麻短纤维对拉伸、弯曲性能的影响
        3.4.2 苎麻纤维表面偶联处理对拉伸和弯曲性能的影响
        3.4.3 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及研究成果


【参考文献】：
期刊论文
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[8]基于压力的树脂基复合材料成型工艺设计[J]. 毕向军,李宗慧,唐泽辉,李薇.  玻璃钢/复合材料. 2010(01)
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硕士论文
[1]纳米陶瓷颗粒—石墨—铜基复合材料的制备与性能研究[D]. 朱城楠.合肥工业大学 2014
[2]层合板复合材料层间断裂韧性的提高研究[D]. 王广峰.天津工业大学 2002



本文编号：3296991