本文關(guān)鍵詞：碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文主要研究碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料的制備及其性能表征。本文利用激光掃描加工法制備碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料,其原理是碳纖維具有良好的光熱轉(zhuǎn)化性能,其熱量可以將相連接的部位熔化并在外部施加的壓力的條件下完成試樣焊接。在實(shí)驗(yàn)過程中,激光束照射到指定部位時(shí),激光透過聚碳酸酯,照射到碳纖維上,碳纖維將其吸收并轉(zhuǎn)化成大量的熱傳遞給上下兩層的聚碳酸酯,當(dāng)溫度達(dá)到聚碳酸酯熔點(diǎn)時(shí),聚碳酸酯熔融,隨著激光光束的移走,該區(qū)域的溫度降低,聚碳酸酯凝固,并在氣流提供壓緊力的條件下,完成與碳纖維的復(fù)合。激光加工技術(shù)作為當(dāng)代新技術(shù)的代表,具有投資小、靈活性高、生產(chǎn)周期短、效率高、可連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),把激光加工技術(shù)應(yīng)用到復(fù)合材料領(lǐng)域中,將會(huì)帶來廣闊的發(fā)展前景,所以利用激光掃描加工法制備復(fù)合材料對(duì)復(fù)合材料的發(fā)展有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義。復(fù)合材料的性能與增強(qiáng)相和基體的結(jié)合好壞有著重要關(guān)系。為了減小此因素的影響,本文對(duì)碳纖維進(jìn)行了一些預(yù)處理操作。碳纖維在出廠前,表面會(huì)附著一些雜質(zhì),影響碳纖維的浸潤(rùn)性,所以本文通過計(jì)算失重率、比表面積以及觀察SEM圖,選定了最佳的清洗試劑即1:1乙醇+丙酮。為了進(jìn)一步改善復(fù)合材料的力學(xué)性能,通過查閱資料,碳纖維的氧化處理可以增強(qiáng)其浸潤(rùn)效果。本文采取了空氣氧化和液相氧化的方法,通過XRD圖譜分析,兩種氧化方法沒有改變碳纖維的原本結(jié)構(gòu),根據(jù)FTIR圖譜和SEM圖,液相氧化可以較大幅度的提高碳纖維的表面粗糙度,增加碳纖維表面的活性官能團(tuán),利于與樹脂更好的復(fù)合。通過復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試,經(jīng)過氧化處理的復(fù)合材料的強(qiáng)度要明顯強(qiáng)于未處理的,其中性能最佳的處理?xiàng)l件是3h的液相氧化處理,相比未處理的復(fù)合材料,其拉伸強(qiáng)度提高了28.86%,彎曲強(qiáng)度提高了67.94%。在耐濕熱性以及熱穩(wěn)定性等方面,同樣驗(yàn)證了以上結(jié)論。通過觀察復(fù)合材料的斷口微觀圖,經(jīng)過3h液相氧化處理的碳纖維復(fù)合材料的SEM圖,碳纖維周圍浸滿了樹脂,并且在力學(xué)性能測(cè)試后,未發(fā)現(xiàn)脫絲現(xiàn)象,說明碳纖維與樹脂已較好的結(jié)合,形成了良好的界面。根據(jù)以上分析可知,碳纖維經(jīng)過3h的液相氧化處理后,該復(fù)合材料的性能最佳。為了進(jìn)一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能,將碳纖維進(jìn)行CBT溶液預(yù)浸處理,CBT在一定溫度下,會(huì)像水一樣流動(dòng),可以降低聚碳酸酯的粘度改善流動(dòng)性,使碳纖維浸潤(rùn)充分。通過力學(xué)性能測(cè)試,相比經(jīng)過3h液相氧化處理的復(fù)合材料其拉伸強(qiáng)度提高了10.39%,彎曲強(qiáng)度提高了4.08%。
【關(guān)鍵詞】：激光加工 碳纖維表面處理 碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料 力學(xué)性能 CBT
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 高分子復(fù)合材料概述12-15
• 1.1.1 復(fù)合材料的分類12
• 1.1.2 復(fù)合材料成型工藝12-14
• 1.1.3 復(fù)合材料破壞方式14-15
• 1.2 CBT概述15-20
• 1.2.1 CBT的應(yīng)用17
• 1.2.2 CBT的合成方法17-18
• 1.2.3 CBT樹脂基復(fù)合材料的最近研究動(dòng)向18-20
• 1.3 碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料概述20-24
• 1.3.1 碳纖維特性20-22
• 1.3.2 碳纖維表面處理22-23
• 1.3.3 聚碳酸酯特性23-24
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容24-26
• 第2章 原材料與實(shí)驗(yàn)方法26-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料26-27
• 2.1.1 碳纖維布26
• 2.1.2 聚碳酸酯26
• 2.1.3 CBT26
• 2.1.4 其它實(shí)驗(yàn)藥品26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法27-31
• 2.3.1 傅里葉紅外光譜分析27-28
• 2.3.2 X射線衍射分析28
• 2.3.3 比表面積分析28
• 2.3.4 掃描電子顯微鏡分析28-29
• 2.3.5 試樣力學(xué)性能分析29-31
• 2.3.6 熱重-差熱分析（TG-DTA）31
• 2.4 碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料的工藝流程31-32
• 第3章 碳纖維預(yù)處理以及性能分析32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 碳纖維的表面清洗32-40
• 3.2.1 清洗裝置的研制32-34
• 3.2.2 碳纖維的清洗實(shí)驗(yàn)階段34
• 3.2.3 清洗對(duì)碳纖維質(zhì)量的影響34-37
• 3.2.4 清洗對(duì)碳纖維表面形貌的影響37-38
• 3.2.5 清洗對(duì)碳纖維比表面積的影響38-40
• 3.3 表面氧化對(duì)碳纖維性能的影響40-45
• 3.3.1 碳纖維氧化處理方法40-41
• 3.3.2 碳纖維的比表面積分析41-42
• 3.3.3 碳纖維的XRD分析42-43
• 3.3.4 碳纖維的紅外光譜分析43-44
• 3.3.5 碳纖維的表面形貌分析44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第4章 碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料制備研究47-53
• 4.1 引言47
• 4.2 碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料的制備47-48
• 4.3 碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料的激光功率選擇48-51
• 4.3.1 力學(xué)性能測(cè)試分析49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第5章 碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料性能研究53-70
• 5.1 引言53
• 5.2 空氣氧化對(duì)復(fù)合材料性能影響53-60
• 5.2.1 抗拉強(qiáng)度測(cè)試53-56
• 5.2.2 抗彎強(qiáng)度測(cè)試56-59
• 5.2.3 復(fù)合材料斷口微觀形貌分析59-60
• 5.3 液相氧化對(duì)復(fù)合材料性能影響60-64
• 5.3.1 抗拉強(qiáng)度測(cè)試60-61
• 5.3.2 抗彎強(qiáng)度測(cè)試61-62
• 5.3.3 復(fù)合材料斷口微觀形貌分析62-64
• 5.4 熱重-差熱分析64-65
• 5.5 復(fù)合材料耐濕熱分析65-68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 第6章 CBT/碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料的研究70-75
• 6.1 引言70
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方法70-71
• 6.2.1 CBT的處理70-71
• 6.2.2 CBT/碳纖維/聚碳酸酯復(fù)合材料的制備71
• 6.3 CBT濃度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能影響71-73
• 6.4 本章小結(jié)73-75
• 第7章 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-87
• 作者簡(jiǎn)介87-88
• 致謝88

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本文編號(hào)：385989