CF增強PC復合材料加工流變與力學性能.pdf

1、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難題和尖端科學技術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)

2、下通過熱處理碳化成為含碳量90～99%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

3、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

4、。此時,PC/CF復合材料綜合性能最好,但是豐要存在兩個問題: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;二是碳纖維與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

5、/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HNO3(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