碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、碳纖維是一類含碳量超過92％的非石墨形態(tài)的纖維的總稱,其作為輕質(zhì)高強(qiáng)的理想增強(qiáng)體,常用于以樹脂、金屬、陶瓷、水泥等為基體的復(fù)合體系中。本文以熱塑性聚丙烯樹脂作為基體材料,用碳纖維及空心微珠對(duì)其進(jìn)行共混改性,比較了添加空心微珠和添加馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)對(duì)復(fù)合材料體系性能的影響,最終獲得了在較少碳纖維添加的情況下同時(shí)增強(qiáng)增韌的碳纖維/空心微珠/聚丙烯三元共混體系。
　　首先,通過共混短切碳纖維對(duì)聚丙烯進(jìn)行增強(qiáng)改性,分

2、別用熱壓成型和注射成型工藝制備合格的試樣用以進(jìn)行相關(guān)的測試,研究了溫度對(duì)熱壓成型的影響以及碳纖維在基體中的分布,并對(duì)熱壓成型和注射成型樣條進(jìn)行了比較分析。
　　其次,分析了碳纖維、相容劑等組分的添加量對(duì)碳纖維/聚丙烯復(fù)合材料(CF/PP)性能的影響情況。碳纖維含量從0到15份遞增時(shí),復(fù)合材料的最大轉(zhuǎn)矩、平衡轉(zhuǎn)矩、拉伸強(qiáng)度和軟化點(diǎn)溫度也逐漸增大,而缺口沖擊強(qiáng)度的變化則是先有小幅度提升,而后慢慢降低。馬來酸酐接枝聚丙烯對(duì)于CF/PP復(fù)

3、合體系的界面結(jié)合有促進(jìn)作用,添加PP-g-MAH后,基體能較好的包覆在碳纖維四周,使其與基體剝離的幾率大幅降低。當(dāng)PP-g-MAH添加量為15份時(shí),復(fù)合材料界面層間剪切強(qiáng)度τs和缺口沖擊強(qiáng)度分別為34.5Mpa和11.3KJ/m2,較未添加PP-g-MAH處理的CF/PP復(fù)合體系分別提高了60.5%和25.6%。
　　第三,在未處理的碳纖維/聚丙烯復(fù)合體系中引入第三相空心微珠,并對(duì)其含量對(duì)體系宏觀性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了分析。隨

4、著空心微珠添加量的增多,復(fù)合體系的拉伸強(qiáng)度先增大后降低,當(dāng)空心微珠添加量為15份時(shí),拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大為37.2Mpa,較純PP提高了46.5%;而缺口沖擊強(qiáng)度隨著空心微珠添加量增加而增大,但增大趨勢逐漸減緩,當(dāng)添加量為20份時(shí),缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值為12.0KJ/m2,較純PP提高了30.4%。通過電子掃描電鏡(SEM)對(duì)比觀察發(fā)現(xiàn)在各試樣中均有空心微珠被破壞,同時(shí)隨著空心微珠添加量的增多,碳纖維被拔出形成的孔洞有所減少,空心微珠受沖