CF增強(qiáng)PC復(fù)合材料加工流變與力學(xué)性能.pdf

1、現(xiàn)代復(fù)合材料一直是圍繞著解決傳統(tǒng)材料不能適應(yīng)的工程技術(shù)難題和尖端科學(xué)技術(shù)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(shù)脂,具有熱塑性品種中較高的沖擊強(qiáng)度,并在最寬的溫度范圍內(nèi)仍保持很高的機(jī)械強(qiáng)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(duì)聚碳酸酯進(jìn)行必要的改性。碳纖維是由有機(jī)纖維如聚丙烯腈(PAN)纖維、黏膠纖維或?yàn)r青纖維在保護(hù)氣氛(N2或Ar)

2、下通過(guò)熱處理碳化成為含碳量90～99%的纖維,其比強(qiáng)度和比模量均優(yōu)于其他無(wú)機(jī)纖維,是一種為適應(yīng)航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展需要而研究開(kāi)發(fā)出的新型增強(qiáng)材料。
　　本研究通過(guò)微量雙螺桿擠出機(jī)和微量注塑機(jī)制備了CF增強(qiáng)PC復(fù)合材料,并對(duì)其加工流變和力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和分析;針對(duì)復(fù)合材料出現(xiàn)的韌性下降和界面相容性不理想的問(wèn)題,分別采用ABS樹(shù)脂進(jìn)行增韌和對(duì)CF進(jìn)行表面處理,均取得了理想的效果。本研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)在復(fù)合材料的加工

3、過(guò)程中,物料在微量雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)形成了封閉的環(huán)流,從而在其循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程中測(cè)得了一系列的加工流變數(shù)據(jù),如剪切應(yīng)力和表觀黏度對(duì)剪切速率的變化關(guān)系曲線,扭矩隨時(shí)間的變化曲線以及不同組成的復(fù)合材料非牛頓指數(shù)的變化趨勢(shì)等。
　　(2)制備了一系列不同CF含量的PC/CF復(fù)合材料,并對(duì)其加工流變和力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試與理論分析,結(jié)果表明:當(dāng)CF含量為2%時(shí),復(fù)合材料粘切特性明顯,具有較強(qiáng)的假塑性,加工性能良好;同時(shí)復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能

4、。此時(shí),PC/CF復(fù)合材料綜合性能最好,但是豐要存在兩個(gè)問(wèn)題:一是復(fù)合材料的韌性下降,表現(xiàn)為斷裂伸長(zhǎng)率的下降和沖擊強(qiáng)度的降低;二是碳纖維與PC基體樹(shù)脂的界面粘結(jié)性能并不理想。
　　(3)針對(duì)PC/CF復(fù)合材料韌性下降的問(wèn)題,本實(shí)驗(yàn)采用ABS樹(shù)脂添加到復(fù)合體系中進(jìn)行增韌。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可知:復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和加工流動(dòng)性能得到進(jìn)一步提高,缺口沖擊強(qiáng)度也得到了改善,綜合性能優(yōu)于PC。當(dāng)ABS含量為30～35%時(shí),三元復(fù)合材料PC/ABS

5、/CF的加工流動(dòng)性能和力學(xué)性能最為優(yōu)異,有利于高效率工業(yè)化生產(chǎn)。
　　(4)針對(duì)CF與基體樹(shù)脂相容性差的問(wèn)題,本實(shí)驗(yàn)采用了偶聯(lián)劑TM-931、強(qiáng)氧化劑HNO3(65%)和兩者復(fù)合的方法對(duì)CF的表面進(jìn)行處理。結(jié)果表明:通過(guò)復(fù)合法改性的CF與PC的復(fù)合材料加工過(guò)程中的表觀黏度增大,力學(xué)性能提高明顯,并且通過(guò)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(fù)合材料。
　　(5)最后利用探索出