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1、CF增強PC復合材料加工流變與力學性能摘要現(xiàn)代復合材料一直是圍繞著解決傳統(tǒng)材料不能適應的工程技術(shù)難題和尖端科學技術(shù)提出的新材料需求而發(fā)展的。聚碳酸酯(PC)是一種分子鏈中含有苯環(huán)和碳酸脂結(jié)構(gòu)、綜合性能優(yōu)異的熱塑性工程樹脂，具有熱塑性品種中較高的沖擊強度，并在最寬的溫度范圍內(nèi)仍保持很高的機械強度，適用于板材行業(yè)以及轎車和輕型卡車的各種零部件。但是由于其性能不夠完善，需要對聚碳酸酯進行必要的改性。碳纖維是由有機纖維如聚丙烯腈(PAN)纖維、黏膠纖維或瀝青纖維在保護氣氛(N2或Ar)下通過熱處理碳化成為含碳量90
2、～99％的纖維，其比強度和比模量均優(yōu)于其他無機纖維，是一種為適應航空航天等高技術(shù)領域發(fā)展需要而研究開發(fā)出的新型增強材料。本研究通過微量雙螺桿擠出機和微量注塑機制備了CF增強PC復合材料，并對其加工流變和力學性能進行了測試和分析；針對復合材料出現(xiàn)的韌性下降和界面相容性不理想的問題，分別采用ABS樹脂進行增韌和對CF進行表面處理，均取得了理想的效果。本研究內(nèi)容如下：(1)在復合材料的加工過程中，物料在微量雙螺桿擠出機內(nèi)形成了封閉的環(huán)流，從而在其循環(huán)流動的過程中測得了一系列的加工流變數(shù)據(jù)，如剪切應力和表觀黏度對剪
3、切速率的變化關系曲線，扭矩隨時間的變化曲線以及不同組成的復合材料非牛頓指數(shù)的變化趨勢等。(2)制備了一系列不同CF含量的PC／CF復合材料，并對其加工流變和力學性能進行了測試與理論分析，結(jié)果表明：當CF含量為2％時，復合材料粘切特性明顯，具有較強的假塑性，加工性能良好；同時復合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能。此時，PC／CF復合材料綜合性能最好，但是主要存在兩個問題：一是復合材料的韌性下降，表現(xiàn)為斷裂伸長率的下降和沖擊強度的降低；=是碳纖維與PC基體樹脂的界面粘結(jié)性能并不理想。(3)針對PC／CF復合材料韌性下降
4、的問題，本實驗采用ABS樹脂添加到復合體系中進行增韌。實驗測試結(jié)果可知：復合材料的拉伸強度和加工流動性能得到進一步提高，缺口沖擊強度也得到了改善，綜合性能優(yōu)于PC。當ABS含量為30—35％時，三元復合材料PC／ABS／CF的加工流動性能和力學性能最為優(yōu)異，有利于高效率工業(yè)化生產(chǎn)。(4)針對CF與基體樹脂相容性差的問題，本實驗采用了偶聯(lián)劑TM．931、強氧化劑HN03(65％)和兩者復合的方法對CF的表面進行處理。結(jié)果表明：通過復合法改性的CF與PC的復合材料加工過程中的表觀黏度增大，力學性能提高明顯，并且
5、通過掃描電鏡照片可知，兩相間界面粘結(jié)性能變好，其綜合性能要優(yōu)于其它兩種CF表面處理方法制得的復合材料。(5)最后利用探索出的最佳實驗條件，制備了CF含量2％、ABS樹脂含量30％的表面處理CF／PC／ABS的復合材料，并對其進行了力學性能的測試。實驗結(jié)果表明，ABS樹脂的加入以及對CF進行表面改性均能夠有效的增大復合材料的強度和韌性；動態(tài)熱機械分析曲線顯示，110℃之前，復合材料的儲能模量大幅度提升，低溫性能良好，但是隨后有較大程度的下降，較之PC樹脂其下降點提前了40℃左右。關鍵詞：聚碳酸酯：碳纖維；AB
6、S；增韌；界面相容性IIPRoCESSINGRHEOLOGlCALBEHAVIORANDMECHANlCALPRoPERTIESOFCARBONFlBERREINFORCEDPOLYCARBONATECoMPOSlTESABSTRACTAdvancedcompositematerialshavebeendevelopedrevolvearoundengineeringproblemsthatthetraditionalmaterialsCallnotadaptedandthenewmaterialrequi
7、rementsproposedbyadvancedscienceandtechnology．Polycarbonate(PC)isakindofthermoplasticengineeringresinwhichcontainbenzeneringandpolycarbonatestructure．Itscomprehensiveperformanceisexcellentthatithasthehigherimpactstrengthinthethermoplasticvarietiesandinthem
8、ostwidetemperaturerangeitremainsveryhighmechanicalstrength．Itissuitableforplankindustryandallkindsofcomponentsforcarsandlighttrucks．Becauseofimperfectproperties，weneedtomakenecessarymodificationtopolycarbonat
