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《碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備及性能研究.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備及性能研究班級(jí)：材料141姓名：劉樹宣專業(yè)：材料科學(xué)與工程指導(dǎo)教師：于景媛緒論實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線實(shí)驗(yàn)結(jié)論緒論環(huán)氧樹脂的特性環(huán)氧樹脂通常是具有兩個(gè)及兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)，與固化劑反應(yīng)后形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的熱固性材料。環(huán)氧樹脂固化后不僅熱性能、機(jī)械性能和電氣性能優(yōu)異還具有突出的尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)藥品性、耐濕熱性及耐腐蝕性，已廣泛用于表面涂料、結(jié)構(gòu)膠黏劑、印刷電路板、電子絕緣材料及先進(jìn)復(fù)合材料等。本文的研究意義本文研究在環(huán)氧樹脂的基體中加入碳纖維，利用碳纖維良好的性能來提高環(huán)氧樹脂材料的強(qiáng)度和韌性，本文主要研究碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合
2、材料的固化工藝。觀察碳纖維、改性碳纖維、固化劑含量對(duì)碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料壓縮、彎曲的影響。觀察碳纖維/改性碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料在高溫時(shí)的尺寸穩(wěn)定性。研究碳纖維/改性碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的摩擦磨損性能。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)原料環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂固化劑、偶聯(lián)劑、碳纖維、改性碳纖維實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備干燥箱、電子天平、環(huán)塊摩擦試驗(yàn)機(jī)、電子萬能試樣機(jī)、體式顯微鏡實(shí)驗(yàn)過程1、環(huán)氧樹脂樣品的制備（1）用天平和燒杯稱量一定量的環(huán)氧樹脂，用一定量分散劑稀釋備用。（2）用燒杯稱量所需質(zhì)量的固化劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20wt%、25wt%、30wt%、35wt%），倒入環(huán)氧樹
3、脂燒杯中，均勻攪拌混合樣品，常溫下固化制得環(huán)氧樹脂樣品。2、碳纖維/環(huán)氧樹脂樣品制備：（1）稱取所需質(zhì)量的碳纖維備用，碳纖維含量分別為5vol%、10vol%、15vol%、20vol%。將碳纖維在丙酮溶液中超聲分散。（2）稱取一定量的環(huán)氧樹脂，并稱取所需要的固化劑質(zhì)量。（3）將超聲分散好的碳纖維加入用分散劑稀釋好的環(huán)氧樹脂中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，?dòng)作幅度要小，避免能產(chǎn)生氣泡，攪拌均勻后，加入固化劑。倒入模具中常溫固化，便于測(cè)試其力學(xué)性能。3、加入改性碳纖維的環(huán)氧樹脂樣品的制備：（1）將碳纖維放置在箱式電阻爐中于在400℃下氧化處理30min，冷卻到室溫
4、后備用。將碳纖維放置在偶聯(lián)劑（即KH550）丙酮溶液中改性處理，偶聯(lián)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%。（2）用稱重器和燒杯稱量所需要質(zhì)量的分散劑與固化劑。（3）將一定量的環(huán)氧樹脂與分散劑混合，然后加入超聲分散好的改性碳纖維，最后加入一定量的固化劑常溫等待其固化，將制備好的樣品進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。固化劑含量對(duì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能的影響圖1固化劑含量對(duì)純環(huán)氧樹脂抗壓強(qiáng)度的影響圖2固化劑含量對(duì)純環(huán)氧樹脂抗彎強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線碳纖維含量對(duì)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能的影響圖3碳纖維含量對(duì)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料
5、抗壓強(qiáng)度的影響圖4碳纖維含量對(duì)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度的影響碳纖維的原始形貌照片氧化后碳纖維的形貌照片圖5改性碳纖維含量對(duì)改性碳纖維/環(huán)氧樹脂材料抗壓強(qiáng)度的影響圖6改性碳纖維含量對(duì)改性碳纖維/環(huán)氧樹脂材料抗彎強(qiáng)度的影響改性碳纖維含量對(duì)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能的影響偶聯(lián)劑含量對(duì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能的影響圖7偶聯(lián)劑含量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響圖8偶聯(lián)劑含量對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響彎曲斷口形貌改性碳纖維/環(huán)氧樹脂彎曲斷口的宏觀形貌碳纖維/環(huán)氧樹脂彎曲斷口的宏觀形貌環(huán)氧樹脂彎曲斷口的宏觀形貌高溫穩(wěn)定性曲線圖9純環(huán)氧樹脂在不同溫度下的變形率圖10碳纖維/環(huán)氧
6、樹脂在不同溫度下的變形率圖11改性碳纖維/環(huán)氧樹脂在不同溫度下的變形率耐磨性能分析圖14改性碳纖維/環(huán)氧樹脂材料在10N載荷下不同滑行時(shí)間下的變形率圖13碳纖維/環(huán)氧樹脂材料在10N載荷下不同滑行時(shí)間下的變形率圖12純環(huán)氧樹脂材料在10N載荷下不同滑行時(shí)間下的變形率圖17改性碳纖維/環(huán)氧樹脂材料在20N載荷下不同滑行時(shí)間下的磨損量圖16碳纖維/環(huán)氧樹脂材料在20N載荷下不同滑行時(shí)間下的磨損量圖15純環(huán)氧樹脂材料在20N載荷下不同滑行時(shí)間下的磨損量實(shí)驗(yàn)結(jié)論以環(huán)氧樹脂、固化劑、碳纖維、改性碳纖維、偶聯(lián)劑為主要原料，采用常溫固化的方法制備了力學(xué)性能優(yōu)良的碳纖
7、維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。在實(shí)驗(yàn)中獲得以下研究結(jié)果：（1）通過低溫氧化對(duì)碳纖維表面進(jìn)行預(yù)處理，可以增加碳纖維表面的粗糙度和比表面積，進(jìn)而提高碳纖維和環(huán)氧樹脂基體的界面結(jié)合力。（2）隨固化劑、碳纖維、改性碳纖維、偶聯(lián)劑含量的增加，環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料的力學(xué)性能均出現(xiàn)先增加后降低的現(xiàn)象，當(dāng)固化劑含量為30wt%時(shí)、偶聯(lián)劑含量為1wt%，改性碳纖維含量為15vol%時(shí)，改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度分別為118.6MPa和106.8MPa，比純樹脂基體提高74.9%和102.6%。（3）純環(huán)氧樹脂材料在120℃發(fā)生變形，在220℃變形量達(dá)到0.
8、85%，改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在160℃未發(fā)生明顯變形，在220℃變形量?jī)H為0.58%，
