碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料的研究

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1、山東科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料的研究學(xué)院名稱材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級高分子材料與工程2009-1學(xué)生姓名王晶學(xué)號(hào)200901130120指導(dǎo)教師張如良填表時(shí)間：2013年4月2日填表說明1.開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。2.此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見、相關(guān)系主任審查后生效。3.學(xué)生應(yīng)按照學(xué)校統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式，用A4紙打印。4.參考文獻(xiàn)不少于8篇，其中應(yīng)有適當(dāng)?shù)耐馕馁Y料（一般不少于2篇）。5.開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料，與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一同存

2、檔。設(shè)計(jì)（論文）題目碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料的研究設(shè)計(jì)（論文）類型（劃“√”）工程實(shí)際科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室建設(shè)理論研究其它√一、本課題的研究目的和意義聚酰胺(PA，俗稱尼龍)是美國DuPont公司最先開發(fā)用于纖維的樹脂，于1939年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。20世紀(jì)50年代開始開發(fā)和生產(chǎn)注塑制品，以取代金屬滿足下游工業(yè)制品輕量化、降低成本的要求。聚酰胺主鏈上含有許多重復(fù)的酰胺基，用作塑料時(shí)稱尼龍，用作合成纖維時(shí)我們稱為錦綸，根據(jù)二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數(shù)的不同，可制得多種不同的聚酰胺，目前聚酰胺品種多達(dá)幾十種，其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的應(yīng)用最廣泛[1]。尼龍是通用工程塑料中產(chǎn)量最大

3、、品種最多、應(yīng)用最廣、性能優(yōu)良的基礎(chǔ)樹脂。具有力學(xué)強(qiáng)度高、韌性好、耐磨等一系列優(yōu)點(diǎn)。但由于尼龍的?；退肿又g容易形成氫鍵，因此有較大的吸水性，造成產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性差，耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿性差，干態(tài)和低溫沖擊強(qiáng)度低等[2]。為了克服這些缺點(diǎn)，提高尼龍材料的力學(xué)性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，國內(nèi)外的研究者對尼龍6進(jìn)行大量的改性研究和開發(fā)，例如采用玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維及芳綸纖維對尼龍進(jìn)行增強(qiáng)，通過基體增韌、纖維結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、混雜、纖維表面處理等途徑對尼龍進(jìn)行增韌等，研制開發(fā)出一系列綜合性能優(yōu)越、可滿足特殊要求的改性尼龍新品種，可廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、國防工業(yè)以及文體用品等，前景十分可觀[3]。通過

4、纖維改性尼龍能夠大大提高尼龍的耐酸性耐堿性和物理性能，使其適用范圍更廣，因此用纖維改性尼龍具有很重要的意義。本課題將對此展開研究。二、本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）本次課題主要進(jìn)行不同含量的碳纖維對尼龍基體增強(qiáng)效果的研究，采用了雙螺桿擠出機(jī)共混改性后測試復(fù)合材料的力學(xué)性能。主要研究內(nèi)容有：（1）碳纖維含量對尼龍基體增強(qiáng)的影響；（2）工藝參數(shù)對尼龍基體增強(qiáng)的影響；（3）尼龍種類對復(fù)合材料強(qiáng)度的影響；三、文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）目前研究的纖維改性尼龍有玻璃纖維改性尼龍、碳纖維改性尼龍、芳綸纖維改性尼龍、玄武巖改性尼龍以及超高分子量聚乙烯纖維改性尼龍等，這里主要介紹玻纖改性尼龍和碳纖維改性

5、尼龍。3.1玻璃纖維增強(qiáng)尼龍研究進(jìn)展玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是以聚合物為集體，以玻璃纖維為增強(qiáng)材料而制成復(fù)合材料，綜合了聚合物和玻璃纖維的性能，具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、隔熱、成型收縮率小等優(yōu)點(diǎn)。采用玻璃纖維增強(qiáng)尼龍可以成倍提高尼龍的強(qiáng)度，大幅度提高其熱變形溫度，是制造高強(qiáng)度耐熱尼龍的有效途徑。目前，國外對高GF含量PA66的研究較多，研制出的高GF含量的PA66材料具有高剛性。如美國杜邦公司生產(chǎn)的Zytel70G43LBK031，日本ICI公司的VertonRF700-10和RA-D7008，日本Tonya公司生產(chǎn)的AirmanCM3001G45,德國BASF公司生產(chǎn)的UltramidA3WGI

6、O以及法國Rhoda公司的TechnylA216V50,A218V40,A218V50等，玻纖含量高達(dá)50%。而國內(nèi)目前由于工藝技術(shù)、設(shè)備等原因的困擾，玻纖含量最高只能達(dá)到40%左右，并且由于工藝技術(shù)的欠缺，造成產(chǎn)品強(qiáng)度低、流動(dòng)性差、玻纖外露嚴(yán)重，產(chǎn)品檔次一直在中低檔產(chǎn)品中徘徊，對于高玻纖含量產(chǎn)品，國內(nèi)使用的高玻纖增強(qiáng)尼龍為進(jìn)口材料。隨著應(yīng)用市場的飛速發(fā)展，對玻纖增強(qiáng)尼龍?zhí)岢龈叩囊蟆鴥?nèi)對玻纖增強(qiáng)尼龍材料進(jìn)行了大量理論研究和產(chǎn)品開發(fā)。從基體中玻纖含量、玻纖的尺寸、玻纖的分散性、玻纖與尼龍基料的粘結(jié)程度、各種助劑的正確使用以及工藝條件的調(diào)整等不同的方面進(jìn)行研究以達(dá)到增強(qiáng)的目的。研究情況如下

7、：孫紅玲[4]用硅烷偶聯(lián)劑KH550對長玻纖進(jìn)行表面處理后采用熔融共混法制備了尼龍66/長玻纖復(fù)合材料，分析了玻纖含量、溫度對復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的影響。結(jié)果表明，隨著玻纖含量的增加復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)顯著下降；隨著溫度的升高，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)先增大后減小最后趨于平衡。王艇[5]以通用聚酰胺為基體，以短切玻璃纖維（事先以硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理）對其進(jìn)行共混改性。實(shí)驗(yàn)測得當(dāng)玻璃纖維用量約為30%時(shí)，材料的拉伸