隨著國家經濟的發(fā)展,目前市場上管道專用料不能滿足油田用管等新興領域對耐熱和耐壓及低成本的需求,因此急需開發(fā)新型管道專用料。高性能纖維增強高密度聚乙烯復合材料以其質輕、高強、耐沖擊、耐磨損、耐熱等優(yōu)良特性,受到廣泛關注。本論文以高密度聚乙烯管材專用料為基體樹脂,研究碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維對高密度聚乙烯的增強效果,探究低成本條件下,高新能纖維復合材料在油田管領域的應用。本論文首先采用擠出成型工藝,選用高密度聚乙烯為基體樹脂制備不同含量的碳纖維復合材料。采用密度計、熱變形維卡軟化計、材料試驗機、掃描電子顯微鏡等手段研究了復合材料的基本物性和力學性能,并分析碳纖維增強機理及復合材料斷裂損傷。結果表明碳纖維能有效提高復合材料耐熱性能及剛性,CF含量20 wt%復合材料的維卡軟化溫度最高提升至79°C相對基體樹脂提高4°C。添加含量5 wt%時復合材料結晶度最高,拉伸彈性模量和彎曲模量相對基體樹脂分別提高28%和31%,韌性、抗氧老化性能、流動性能和密度能滿足開發(fā)低成本耐熱耐壓管材專用料的要求。采用模壓成型工藝制備UHMWPE纖維增強高密度聚乙烯復合材料。模壓溫度140°C時UHMWPE纖維... 

【文章來源】：中國石油大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

試驗開始時的試樣位置

是碳纖維含量與復合材料耐熱性能的關系。采用 B50法測定復合度，整體表現(xiàn)為 CF 填充含量增多復合材料維卡軟化溫度增加，- 20 wt%能有效提高復合材料耐熱性能。CF 含量 20 wt%復合材相對管材料的 75 °C 提升至 79 °C，CF 含量 2 wt%時耐熱溫度僅A120法升溫速率過快（120 °C/h）負荷 10 N 偏小，復合材料熔融法準確表明 CF 含量與復合材料耐熱性能的相互作用關系。使用 含量的增大復合材料在負荷 50 N 時，標準壓針刺入熱塑性塑料擦阻力增大，溫度升高復合材料發(fā)生熔融軟化，有效降低纖維，測試結果顯示維卡軟化溫度上升。CF 填充基體樹脂可以發(fā)揮填充含量高復材流動性變差，低溫不足以使其發(fā)生軟化，因此；填充量過低不足以起到骨架增強的作用，此時耐熱性能提升

- 20 -圖 2.3 碳纖維含量對復合材料剛性的影響（a） 彎曲模量,拉伸彈性模量 （b） 彎曲強度,拉伸屈服應力Fig. 2.3 Effect of carbon Fiber content on rigidity of Composites(a) Flexural modulus,tensile elastic modulus (b) Bending strength, tensile yield stress碳纖維含量對復合材料結晶性能的影響

【參考文獻】：
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本文編號：3505140