發(fā)布時間：2021-05-20 05:39

　　碳纖維作為一種主要由碳元素組成的特種纖維,具有強(qiáng)度高、耐高溫等特點(diǎn),同時外形柔軟、呈纖維狀、可編織;因此常作為增強(qiáng)相添加到基體中構(gòu)成復(fù)合材料,然而碳纖維的本體特征,使得其表面呈化學(xué)惰性,不易與基體結(jié)合;增強(qiáng)相與樹脂之間的界面是影響復(fù)合材料性能的重要因素。本研究以PAN基碳纖維為實(shí)驗(yàn)對象,采用激光對其在空氣中、蒸餾水中分別進(jìn)行輻照處理,同時針對目前碳纖維改性工藝與復(fù)合材料成型工藝分離等缺陷,設(shè)計(jì)了四種包覆流道結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了流體模擬;具體工作如下:（1）在空氣中采用半導(dǎo)體激光對碳纖維表面進(jìn)行輻照處理,通過對碳纖維表面進(jìn)行表征,了解纖維表面形貌、化學(xué)元素和本體強(qiáng)度的變化,最后將處理前后的碳纖維與聚丙烯（PP）樹脂熱壓后裁剪,分析拉伸樣條的力學(xué)性能,結(jié)果表明:在復(fù)合材料中碳纖維含量為2%、激光輻照功率為15w、時間為10s時效果最佳。（2）自行搭建了碳纖維在液相條件下的連續(xù)處理平臺并進(jìn)行試驗(yàn),采用預(yù)緊環(huán)等裝置解決了纖維運(yùn)行不平穩(wěn)等問題,在儲液槽內(nèi)添加不同的溶液可以實(shí)現(xiàn)不同條件下的表面處理,本研究液相環(huán)境采用蒸餾水進(jìn)行試驗(yàn),并對纖維進(jìn)行表征,結(jié)果表明:在液相條件下,在較高的激光功率下,纖維依然能... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 碳纖維表面結(jié)構(gòu)及復(fù)合材料界面研究
        1.2.1 碳纖維表面結(jié)構(gòu)
        1.2.2 復(fù)合材料界面結(jié)合理論及結(jié)合類型
    1.3 碳纖維表面氧化技術(shù)
    1.4 復(fù)合材料成型技術(shù)
        1.4.1 傳統(tǒng)成型工藝
        1.4.2 新型成型工藝
    1.5 本課題研究目的與研究內(nèi)容
        1.5.1 課題研究的目的
        1.5.2 課題研究的內(nèi)容
第二章 空氣條件下激光輻照碳纖維表面改性研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 主要原材料及儀器設(shè)備
        2.2.2 碳纖維表面改性方案
    2.3 碳纖維測試表征方法
        2.3.1 碳纖維表面溫度測試
        2.3.2 SEM測試
        2.3.3 EDS測試
        2.3.4 AFM測試
        2.3.5 單絲拉伸測試
        2.3.6 CF/PP復(fù)合材料的制備
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 激光輻照碳纖維的表面溫度
        2.4.2 激光處理對碳纖維表面形貌的影響
        2.4.3 激光處理對碳纖維表面元素的影響
        2.4.4 激光處理對碳纖維表面粗糙度的影響
        2.4.5 激光處理對碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度的影響
        2.4.6 激光處理對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
    2.5 本章小結(jié)
第三章 液相條件下激光輻照碳纖維表面改性研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 主要原材料
        3.2.2 主要儀器設(shè)備
    3.3 試驗(yàn)可行性初探
    3.4 液相條件激光輻照處理實(shí)驗(yàn)平臺的搭建
        3.4.1 零部件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)
        3.4.2 本實(shí)驗(yàn)工作原理
        3.4.3 實(shí)驗(yàn)過程中問題及解決方案
    3.5 碳纖維測試表征方法
        3.5.1 SEM測試
        3.5.2 EDS測試
        3.5.3 AFM測試
        3.5.4 單絲拉伸測試
        3.5.5 CF/PP復(fù)合材料的制備
    3.6 結(jié)果及討論
        3.6.1 激光處理對碳纖維表面形貌的影響
        3.6.2 激光處理對碳纖維表面元素的影響
        3.6.3 激光處理對碳纖維表面粗糙度的影響
        3.6.4 激光處理對碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度的影響
        3.6.5 激光處理對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
    3.7 本章小結(jié)
第四章 基于Polyflow包覆機(jī)頭流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與流場模擬分析
    4.1 引言
    4.2 幾何模型
    4.3 流體的運(yùn)動學(xué)控制方程
        4.3.1 基本假設(shè)
        4.3.2 連續(xù)性方程
        4.3.3 動量方程
        4.3.4 能量方程
    4.4 包覆流道仿真模擬分析
        4.4.1 網(wǎng)格劃分
        4.4.2 設(shè)置材料屬性
        4.4.3 邊界條件的設(shè)定
        4.4.4 求解及后處理
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 速度場分布
        4.5.2 3D流線分布圖
        4.5.3 剪切速率分布
        4.5.4 壓力場分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
附件



本文編號：3197194