激光透射扫描制备碳纤维增强聚碳酸酯基复合材料

发布时间：2017-06-09 12:14

  本文关键词：激光透射扫描制备碳纤维增强聚碳酸酯基复合材料，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,由于复合材料具备高的比强度和比模量,刚度、重量、强度、疲劳特性等其他方面的综合特性也比一般的材料要优越,因此其被越来越多的应用于航空航天、汽车工业、船舶工业等领域。碳纤维树脂复合材料是由两部分构成的,其中,增强相是碳纤维,它的主要作用是在复合材料中作为受力材料,而基体是树脂,主要起粘结树脂与碳纤维的作用。它的综合性能比金属合金更优异。激光加工的速度快、能量集中,所以它引起的热应力形变也少。由于技术优越,因此激光几乎能够加工所有的材料,把激光加工技术成功的应用到复合材料的制备中必将对碳纤维复合材料的制备产生十分重要的影响。本论文对碳纤维增强热塑性树脂复合材料的成型工艺进行了改善,在传统的手糊成型基础上,引入激光透射扫描技术,通过对比引入前后碳纤维复合材料的弯曲强度、拉伸强度等性能的变化,分析激光透射扫描技术对手糊成型工艺的影响。通过实验发现,碳纤维增强聚碳酸酯基复合材料最好的成型方式是手糊成型+两次激光透射扫描。在碳纤维进行液相氧化处理的条件不变的情况下,使用激光进行手糊成型+二次激光透射扫描制备而成的碳纤维复合材料试样比使用激光进行手糊成型+一次激光透射扫描制备而成的试样的抗弯强度高7.15%-32.37%。同时使用激光进行手糊成型+二次激光透射扫描制备而成的碳纤维复合材料的抗拉强度要高于使用手糊成型+一次激光透射扫描制备而成的碳纤维复合材料,大概增加了40.42%-62.73%。之后,为了进一步提高碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的力学强度,改善它的力学性能,分别对碳纤维布进行了清洗和氧化处理,通过改变清洗方式以及清洗时间,对比不同的氧化方法、氧化时间对碳纤维的影响,确定最佳的碳纤维处理方案为:清洗方式为乙醇+丙酮(1:1),最佳清洗时间为2h;氧化方式为液相氧化-浓硝酸氧化处理,最佳氧化时间为3h。在该处理方案下,碳纤维复合材料的抗弯强度增加了33.98%-51.61%、抗拉强度增加了17.42%-35.59%,均达到最大值,碳纤维复合材料的综合性能达到最优。最后,在本次实验中,选择CBT(环形对苯二甲酸丁二醇酯)改善树脂溶液的粘度,并探究出最佳的CBT添加量为1.5%,分析了碳纤维复合材料力学强度变化机理以及碳纤维增强机理。
【关键词】：激光透射焊接 手糊成型 碳纤维 复合材料 聚碳酸酯 抗弯强度
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 碳纤维增强聚碳酸酯复合材料13-21
• 1.2.1 热塑性树脂复合材料13-17
• 1.2.2 增强相材料—碳纤维17-18
• 1.2.3 基体材料—聚碳酸酯（PC）18-19
• 1.2.4 碳纤维增强复合材料19-21
• 1.3 激光加工技术概述21-22
• 1.3.1 激光加工技术的特点21
• 1.3.2 激光加工技术在碳纤维复合材料上的应用21-22
• 1.4 本论文选题的意义及研究内容22-24
• 1.4.1 本论文选题的意义22-23
• 1.4.2 本论文研究的主要内容23-24
• 第2章 实验原料、设备及测试方法24-30
• 2.1 实验原料24-25
• 2.1.1 实验原料24
• 2.1.2 实验药品24-25
• 2.2 实验装置与设备25-28
• 2.3 性能检测28-29
• 2.3.1 抗拉试验28
• 2.3.2 抗弯试验28-29
• 2.3.3 比表面积的检测29
• 2.3.4 X射线衍射分析29
• 2.3.5 红外光谱分析29
• 2.3.6 扫描电镜观察29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 碳纤维表面处理30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 碳纤维表面清洗30-37
• 3.2.1 碳纤维表面清洗过程30-31
• 3.2.2 不同的处理方式以及处理时间对碳纤维清洗效果的影响31-33
• 3.2.3 清洗对碳纤维比表面积及形貌的影响33-37
• 3.3 氧化处理对碳纤维的影响37-43
• 3.3.1 氧化处理碳纤维过程37-38
• 3.3.2 碳纤维比表面积分析38-39
• 3.3.3 XRD分析39-40
• 3.3.4 红外光谱分析40-41
• 3.3.5 碳纤维表面形貌分析41-43
• 3.4 本章小结43-46
• 第4章 不同的成型方式以及CBT浓度对碳纤维复合材料的影响..354.1 引言46-68
• 4.2 碳纤维增强聚碳酸酯基复合材料的制备47-54
• 4.2.1 激光透射扫描制备复合材料原理47-48
• 4.2.2 实验原料与设备48-49
• 4.2.3 复合材料制备过程49-52
• 4.2.4 复合材料抗弯强度性能测试52-54
• 4.3 抗弯强度的测试结果与数据分析54-63
• 4.3.1 不同的CBT溶液浓度对试样的抗弯强度测试结果与数据分析55-60
• 4.3.2 手糊成型后激光扫描次数对试样抗弯强度测试结果与数据分析60-63
• 4.4 形貌表征63-65
• 4.5 本章小结65-68
• 第5章 液相氧化对碳纤维复合材料的影响68-90
• 5.1 引言68-69
• 5.2 碳纤维复合材料的制备69-75
• 5.2.1 实验原料与设备69
• 5.2.2 实验过程69-71
• 5.2.3 复合材料性能测试71-75
• 5.3 结果与讨论75-85
• 5.3.1 抗弯实验测试结果与数据分析75-81
• 5.3.2 抗拉实验测试结果与数据分析81-85
• 5.4 形貌表征85-87
• 5.5 本章小结87-90
• 第6章 结论90-92
• 参考文献92-96
• 作者简介96-98
• 致谢98

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 钱鸿元;;高伸长碳纤维竞争激烈[J];化工新型材料;1983年04期

2 黄福娟;;碳纤维增强玻璃板[J];建材工业信息;1986年14期

3 王平华;碳纤维及其复合材料的发展状况[J];安徽化工;1987年04期

4 赵浩峰,王玲,刘红梅,韩世平;碳纤维及其与金属的作用[J];铸造设备研究;2001年03期

5 黄凤萍,李缨;碳纤维及其复合材料的发展[J];陶瓷;2005年10期

6 傅宏俊;黄玉东;刘丽;;碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面改性方法的研究[J];化学与黏合;2006年01期

7 盛永华;李力;;短碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制备及其疲劳性能研究[J];中国塑料;2012年05期

8 ;回收碳纤维增强环氧树脂复合材料的方法[J];技术与市场;2012年11期

9 吴人洁;;日本碳纤维概况[J];合成纤维工业;1982年05期

10 成晓旭;碳纤维[J];合成纤维;1978年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 沈协人;倪如青;;碳纤维增强聚酰胺[A];工程塑料应用学术交流会论文集[C];1995年

2 徐昌华;;碳纤维及其复合材料的发展和应用概况[A];工程塑料优选论文集[C];1993年

3 万雪飞;王玉林;王玉果;万怡灶;黄远;;三维编织碳纤维增强环氧树脂复合材料的细胞毒性评价[A];复合材料：生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年

4 张宗强;郑立允;万怡灶;周福刚;王玉林;;三维编织碳纤维增强铸型尼龙复合材料的研究[A];复合材料：生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年

5 李岩;;外部补强用碳纤维增强环氧树脂基复合材料的耐久性——面内和层间性能[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

6 袁立;王华;陈玉峰;;空间相机用高性能结构材料——碳纤维增强碳化硅[A];复合材料——基础、创新、高效：第十四届全国复合材料学术会议论文集（上）[C];2006年

7 王晓华;;碳纤维增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究[A];2009全国粉末冶金学术会议论文集[C];2009年

8 王海龙;李义全;许伟;冯永国;;碳纤维增强材料透声性能研究[A];复合材料：创新与可持续发展(上册)[C];2010年

9 贾均红;周惠娣;闫逢元;陈建敏;;碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的摩擦学行为研究[A];第七届全国摩擦学大会论文集（二）[C];2002年

10 冯侃;Xiaojing Gong;Olivier Sicot;励争;;基于二维间隔平滑法的碳纤维增强复合材料板损伤检测[A];第十三届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 蔡敏;全球碳纤维供给不足我国企业亟待突破[N];中国建材报;2005年

2 蔡敏;全球碳纤维供给不足　我国企业亟待突破[N];经济参考报;2005年

3 记者 周学成 整理;我国最大碳纤维产业基地现雏形[N];中国石油报;2011年

4 记者 俞慧友 通讯员 何莉娜 胡小亮;国内首款2MW超低风速碳纤维叶片问世[N];科技日报;2014年

5 通讯员 俞慧友　何莉娜 胡小亮;国内首款2兆瓦超低风速碳纤维叶片研制成功[N];中国电力报;2014年

6 何莉娜 胡小亮;2MW超低风速碳纤维叶片问世[N];中国化工报;2014年

7 记者 翁国娟;国产碳纤维复材电动车驶上舞台[N];中国化工报;2014年

8 刘一滨;碳纤维经编应用前景好[N];中国建材报;2010年

9 毕鸿章;碳纤维增强环氧树脂用于机械时钟指针[N];中国建材报;2011年

10 本报记者 罗兵;材料瓶颈尚未突破[N];中国质量报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 高嵩;短碳纤维增强工业原铝复合材料的研究[D];东北大学;2006年

2 王彦明;短碳纤维增强酚醛树脂/石墨复合材料的制备与力学行为研究[D];山东大学;2006年

3 潘月海;碳纤维增强的聚酰亚胺在人工关节应用中的生物活性研究[D];吉林大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 林磊;连续碳纤维增强铝基复合材料的制备及性能研究[D];上海交通大学;2015年

2 戴科伟;三维编织碳纤维增强莫来石基复合材料的制备及其性能研究[D];国防科学技术大学;2013年

3 易增博;碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究[D];兰州交通大学;2015年

4 刘野;机械搅拌法制备短碳纤维增强铝基复合材料的研究[D];沈阳工业大学;2016年

5 侯婷;激光透射扫描制备碳纤维增强聚碳酸酯基复合材料[D];吉林大学;2016年

6 万喜伟;碳纤维增强镍基复合材料的制备方法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

7 王晓华;短碳纤维增强铝基复合材料的制备及性能研究[D];兰州大学;2007年

8 孙小岚;短碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究[D];东北大学;2011年

9 张宇;短碳纤维增强铝基复合材料的性能研究[D];东北大学;2012年

10 王立峰;千米沥青碳纤维收丝系统的控制与试验研究[D];北京化工大学;2009年

  本文关键词：激光透射扫描制备碳纤维增强聚碳酸酯基复合材料，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：435429