检索结果-南通市图书馆

作者：亨凯（Hengky Purnama）哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

碳纤维增强塑料(CFRP)是一种复合材料,其特点为强度和刚度较高,而且重量较轻,从而使其极前途。也是因为这些特性,越来越多结构材料使用CFRP,特别是在航天工业,其重量轻,而具有很强的结构完整性。与金属不同,复合材料具有各向异性特性,... 详细信息

碳纤维增强塑料(CFRP)是一种复合材料,其特点为强度和刚度较高,而且重量较轻,从而使其极前途。也是因为这些特性,越来越多结构材料使用CFRP,特别是在航天工业,其重量轻,而具有很强的结构完整性。与金属不同,复合材料具有各向异性特性,这意味着FRP在不同方向的行为取决于纤维增强效果而产生不同的结果,而大凡在X和?平面上,FRP是强的。当没有?平面加固,使?方向缺乏负载阻力,如冲击。但分层可能发生在层内,这严重降低了这些复合材料的性能,特别是抗压强度。由于用于基质的热固性材料(即环氧树脂)的性能,FRP复合材料也非常脆弱。基体的脆性不允许FRP消散冲击能量。因此,提高基体的韧性能够提高FRP从低能量冲击中吸收冲击能量的能力。为了提高抵抗低能冲击的分层能力,首先认为提高环氧树脂基体的韧性就会解决这件问题,还研究了断裂面的微结构以及增韧机理。新增橡胶改性环氧树脂也是一种提高韧性的方法,而建立了橡胶改性环氧树脂的基础。同时加入少量的橡胶,从而提高不稳定机械性能的韧性。近年来,对碳纳米管(CNTs)改性环氧树脂已经有许多科学家研究。CNTs具有较高的比强度和刚度,并且相信能够提高韧性而不降低环氧树脂的整体性能,但是制造分散良好的CNTs纳米复合材料是一个挑战。为了得到更准确的数据,本研究进行了一系列关于改性环氧树脂的研究。在研究过程当中,羧基封端的丁二烯丙烯腈(CTBN)橡胶用于橡胶改性环氧树脂,多壁碳纳米管(MW-CNTs)用于CNTs改性环氧树脂,便研究了几种不同含量的CTBN和MW-CNTs,以确定实现二元改性环氧树脂的最佳组合。本研究也进行了单独加固对环氧树脂性能的影响。并研究二元加强对环氧树脂性能的影响。在介绍了有关每个钢筋特征的现有文献后,介绍了试样制备过程。试样根据增强体的类型不同进行制备,改性环氧树脂试样均利用压缩成型制成。三种不同含量的CTBN:5 wt.%;10 wt.%;和15 wt.%,以及三种不同含量的MW-CNTs研究0.3 wt.%;0.5 wt.%;和1 wt.%。为了进行更深刻的研究,本文对二元改性环氧树脂的制备进行了优化,并对其相关性能进行了表征,以了解改性环氧树脂的拉伸,弯曲性能以及通过扫描电子显微镜(SEM)对其表面微观形貌进行观察研究。在拉伸和三点弯曲试验中,在机械性能的评价中,得到拉伸强度,韧性,断裂应变,挠曲模量和弯曲强度,便通过SEM表面成像研究了改性环氧树脂的断裂面。关于CTBN改性环氧树脂的评价,研究了不同CTBN含量(5%;10%和15wt.%)对环氧树脂性能的影响。CTBN在环氧树脂中的添加被证明能够提高环氧树脂的韧性,但只有在CTBN含量低的改性环氧树脂上才能观察到增韧现象。观察到改性环氧树脂的韧性增加相当显着,增加133%。CTBN含量越高,韧性越降低。裂纹表面的SEM观察表明,增韧的主要机理来自环氧基体上形成的第二相橡胶。较高的CTBN含量(10%和15 wt.%)的环氧树脂可以观察到更大的橡胶颗粒。观察到较大的颗粒对吸收能量无效,因此观察到较低的韧性。在5 wt.%CTBN上可以观察到拉伸强度略有增加,而弯曲模量和强度有所降低。CTBN改性环氧树脂的应变失效增加,表明可获得更多的延性。本研究也研究了不同MW-CNTs含量对环氧树脂性能的影响。成功制备得到不同MW-CNTs含量的改性环氧树脂;0.3%;0.5%;1 wt.%。在0.3 wt.%的MW-CNTs上观察到对拉伸强度的改善,增加MW-CNTs含量之后是拉伸强度的下降。改性环氧树脂断裂表面的SEM观察结果揭示了MW-CNTs聚集在环氧基体上的存在。由于其直径小,且具有较高长径比,因此CNTs易团聚。认为这种团聚现象会产生应力集中,从而降低环氧树脂的性能。研究表明,MW-CNTs含量的增加会加剧团聚的形成,从而使得具有较高MW-CNTs含量的改性环氧树脂具有较低的机械性能。观察到MW-CNTs改性环氧树脂的韧性也在提高,在试验范围内,0.3 wt.%MW-CNTs的添加会是韧性提高最大,与纯环氧树脂相比韧性增加高达88%。为了实现MW-CNTs在二元改性环氧树脂上的良好分散,加入1 wt.%的溶剂;此外,超声处理时间增加到2小时。对分散均匀的二元改性环氧树脂的观察表明,MW-CNTs的分散对二元改性环氧树脂的整体机械性能有显着的影响。与纯环氧树脂相比,韧性增加了290%。观察到其他机械性能也改善。通过这次调查,研究了CTBN和MW-CNTs改性环氧树脂对CFRP的影响,而使用机织T300碳纤维织物,压制成型与手工铺结在一起用于制造CFRP。利用拉伸和三点弯曲试验来评估CFRP与改性环氧树脂的机械性能。观察到与没有改性环氧树脂的CFRP相比,具有改性环氧树脂的CFRP显示出较低的性能。通过SEM显微镜对拉伸试样断口形貌的

关键词：改性环氧 CFRP CTBN橡胶 MW-CNTs 性能

来源：