碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料具備高比強度、高比模量的力學(xué)性能和輕質(zhì)化、耐疲勞、膨脹系數(shù)小等優(yōu)秀物理性質(zhì),在航空航天、軍工、新能源、交通工具、體育器材等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但是,由于生產(chǎn)技術(shù)和材料成本限制,國產(chǎn)碳纖維材料相比進口碳纖維材料在使用性能上仍然存在一定的差距。本文旨在對比研究國產(chǎn)碳纖維及其復(fù)合材料性能,通過優(yōu)化設(shè)計國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料成型工藝和流程,使之滿足飛行器翼片設(shè)計技術(shù)要求,同時設(shè)計了模擬實驗對其可靠性、環(huán)境適應(yīng)性進行驗證,對飛行器實現(xiàn)關(guān)鍵原材料國產(chǎn)化替代意義重大。本文首先對日本東麗T700級碳纖維和恒神、威海拓展兩種國產(chǎn)T700級碳纖維進行了表征和分析,對比研究了三種碳纖維表面形貌、上漿劑種類、石墨微晶結(jié)構(gòu)、表面元素等材料特性。發(fā)現(xiàn)兩種國產(chǎn)碳纖維中威海拓展采用了與東麗相似的干噴濕紡工藝,纖維表面光滑,而恒神碳纖維采用的是濕法紡絲工藝,纖維表面有延軸向取向的溝槽,而溝槽的存在會增加纖維與樹脂間的機械嚙合力,對復(fù)合材料界面性能有積極意義,但同時會增加纖維產(chǎn)生細紋等缺陷的幾率,對其拉伸性能等力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。三種碳纖維上漿劑均為低分子環(huán)氧樹脂,在纖維內(nèi)部微晶結(jié)構(gòu)、表面元素方面東麗... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１碳纖維“皮芯”結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ?’’Ｓｋｉｎ－ｃｏｒｅ，’?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??具量輕、比強度高、比模量高、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、耐疲勞??

于在１９７３年建成了能夠規(guī)�；a(chǎn)具有可靠使用性能的Ｔ３００碳纖維及Ｍ４０石??墨纖維生產(chǎn)線。隨著市場對碳纖維性能要求的不斷提高，東麗公司又成功研制了??Ｔ７００、Ｔ８００、Ｔ１０００、Ｍ４０Ｊ、Ｍ７０Ｊ等多種高性能纖維，如圖１－２，其規(guī)模和技??術(shù)在世界范圍內(nèi)一直處于行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位［２１＿２２］。??荽??．Ｓ＇?一?Ｔ１０００??７?????多彥父＇瞻『ｉ?？丨丨ｉｇｈ?：＿一??‘?ｔ?Ｉ?１?⑷＾，＂養(yǎng)（‘ａｒｌｘ?丨丨?ｆｉｋｒ??５－?６?Ｔ？６〇Ｓ?＾ＯＨ??３?１?７〇〇Ｓ??＊＾５?５????．．．??五?Ｔ（Ｋ）Ｊ？?？?ｉ�。ǎ�?－ｒｌｗｎｉＨ－，??！二－：竭＇??％?．?＿?Ｍ６５ｉｒ，ｒ??ｒ?＇?．．、ＴＷ—汰ｆｔ，?—??卜?？?？Ｍ５０??２???：???１?????????１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００??Ｔｅｎｓｉｌｅ?ｍｏｄｕｌｕｓ／ＧＰａ??圖１－２東麗各規(guī)格碳纖維力學(xué)性能??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｏｒａｙ＊ｓ?ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ??目前，世界上高性能碳纖維生產(chǎn)廠家主要集中在日本、美國等幾個發(fā)達國家。??其中日本三大碳纖維生產(chǎn)商東麗、東邦、三菱主要生產(chǎn)小絲束（１？２４Ｋ）碳纖維，??約占全球總產(chǎn)量的７０％以上

提高復(fù)合材料界面結(jié)合性能，但同時溝槽也是碳纖維表面的缺陷，容易產(chǎn)生??應(yīng)力集中，影響碳纖維的拉伸強度。干噴濕紡是原液從噴絲頭流出后先經(jīng)過空氣??再浸入凝液中，如圖１－４所示［２７Ｈ２８］，這種方法紡絲速度快，纖維致密，表面光??滑，ＰＡＮ分子鏈段延纖維方向排列取向優(yōu)化，拉伸強度更高。但干噴濕紡的缺??點是紡絲原液細流斷裂后原液容易沿噴絲頭漫流，嚴重影響紡絲過程的連續(xù)性，??同時容易殘留的有機溶劑，造成原絲內(nèi)部缺陷，影響纖維質(zhì)量。??Ｓｐｃｘａｎｇｃｂｐｅ??Ｉ?ｆｔ，ｃｒ?％ｓａａｔ？ｄｏｐｅ??Ｔｏｗ＊，、ｆｒｏＢｅｒ?Ｔｏｗ＾?－?％■?ｒｄｆｅｒ??參■?＜？錄命崎？?？?？?ｗ?辦，ｉ＇?ｉｔ．?ｔ：?＞ｒ??％＇?ｗ－乂?％－４?Ｋ－?＼５?％％???Ｗｅｔ?Ｓｐｉｎｎｌｉｉｇ?Ｄｒｙ，ｊｅｔ?Ｗｅｔ?Ｓｐｉｎｎｉｎｇ???圖１－４?ＰＡＮ基碳纖維紡絲工藝示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＡＮ－ｂａｓｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??５??

【參考文獻】：
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本文編號：3233464