丙烯酰胺改性碳纖維-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料性能的研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料具有優(yōu)越的物理和化學(xué)性能，比如比強(qiáng)度高、比模量大、耐腐蝕性強(qiáng)、耐摩擦磨損、成型工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。由于碳纖維表面活性和表面張力低，與樹(shù)脂的浸潤(rùn)性差，所以碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的性能?chē)?yán)重依賴于碳纖維和樹(shù)脂基體之間的界面相容性。本課題以短切碳纖維(SCF)為增強(qiáng)體，以環(huán)氧樹(shù)脂(EP)為基體，以丙烯酰胺(AM)為樹(shù)脂基體改性劑，運(yùn)用溶液共混和常壓固化成型的方法制備碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂/丙烯酰

2、胺復(fù)合材料。研究了碳纖維含量、丙烯酰胺含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，分析了丙烯酰胺的改性機(jī)理;研究了復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能，分析了復(fù)合材料的摩擦磨損機(jī)理。
　　 本論文主要研究結(jié)果為:(1)隨著SCF含量的增加，碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和模量會(huì)增加。當(dāng)SCF含量為8wt％時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能達(dá)最好，彎曲強(qiáng)度增大幅度為8％～48％，彎曲模量增大幅度為25％～50％。對(duì)于碳纖維含量為8 wt％的復(fù)合材料，當(dāng)丙烯酰胺含量為

3、3wt％時(shí)，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量達(dá)到最大的172.2MPa和4641.2MPa，為純環(huán)氧樹(shù)脂的175％和168％。(2)丙烯酰胺的添加能夠顯著改善復(fù)合材料彎曲性能，當(dāng)丙烯酰胺含量為3 wt％時(shí)，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量達(dá)到最大值，彎曲強(qiáng)度增大幅度為15％～56％，彎曲模量的增大幅度為13％～18％。對(duì)于丙烯酰胺含量為3wt％的復(fù)合材料，當(dāng)碳纖維含量為8 wt％時(shí)，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和模量達(dá)到最大的172.2 MPa和4641

4、.2 MPa,為純環(huán)氧樹(shù)脂的175％和168％。(3)對(duì)于SCF8/EP-AM復(fù)合材料，AM的添加量低于6wt％時(shí)，AM的添加能夠有效改善SCF8/EP-AM復(fù)合材料的摩擦磨損性能。SCF8/EP-AM復(fù)合材料的主要磨損機(jī)制為疲勞磨損。復(fù)合材料的磨損率隨載荷和轉(zhuǎn)速的升高而增大。復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨載荷的升高而增大，而復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨著轉(zhuǎn)速的升高先減小后增大。(4)SCF/EP-AM3復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率隨著碳纖維含量的增大而降