短碳纖維增強(qiáng)聚乙烯樹脂復(fù)合材料制備與性能研究.pdf

1、隨著高性能熱塑性樹脂的發(fā)展，以及熱塑性樹脂復(fù)合材料成型加工技術(shù)的不斷成熟，熱塑性樹脂復(fù)合材料已成為復(fù)合材料領(lǐng)域中最引人注目的研究開發(fā)點(diǎn)。本課題以縮短生產(chǎn)周期、降低制備成本為目的，以短切碳纖維為增強(qiáng)體，以聚乙烯樹脂為基體，運(yùn)用螺桿注射成型的方法制備碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料。研究了碳纖維含量、碳纖維氧化處理對(duì)復(fù)合材料密度、硬度、拉伸、疲勞等性能的影響，分析了復(fù)合材料拉伸斷裂破壞機(jī)理、疲勞斷裂破壞機(jī)理以及碳纖維增強(qiáng)機(jī)理。研究結(jié)果表明：

2、r>　　(1)隨著碳纖維含量的增加，碳纖維增強(qiáng)聚乙烯樹脂基復(fù)合材料的密度和維氏硬度隨著碳纖維含量的增加而逐漸增加。復(fù)合材料的維氏硬度在碳纖維含量小于3.365％時(shí)接近線性增加，在碳纖維含量大于3.365%時(shí)迅速增加；當(dāng)碳纖維含量為4.021%時(shí)，復(fù)合材料的維氏硬度比純聚乙烯增加了35.489%。
　　(2)添加碳纖維的復(fù)合材料比純聚乙烯的拉伸強(qiáng)度、彈性模量都大，且隨著碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彈性模

3、量都逐漸提高。當(dāng)碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4.021%時(shí)，相對(duì)純聚乙烯而言其拉伸強(qiáng)度、彈性模量分別增加了18.421%、208.024%。
　　(3)在碳纖維含量相同的情況下，空氣氧化法處理過(guò)的碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彈性模量比未處理的有提高。當(dāng)碳纖維含量為0.411%時(shí)，氧化處理過(guò)的復(fù)合材料彈性模量比未處理的大36.192%；當(dāng)碳纖維含量為3.986%時(shí)，氧化處理過(guò)的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度比未處理的大4.719%。
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4、)隨著碳纖維含量的增加，碳纖維增強(qiáng)聚乙烯樹脂復(fù)合材料的條件疲勞極限值（循環(huán)數(shù)N=103即循環(huán)次數(shù)對(duì)數(shù)值lgN=3所對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力Smax）由純聚乙烯時(shí)的2.379MPa，逐漸增大到碳纖維含量4.021%時(shí)的9.096MPa，增大了282.346%，增加的速度是逐步減小。碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料的疲勞壽命也增加，碳纖維含量不同的復(fù)合材料S-N曲線走勢(shì)大致相似。
　　(5)未處理的碳纖維增強(qiáng)聚乙烯樹脂復(fù)合材料拉伸斷口可看到聚乙烯樹脂基