碳纖維增強聚丙烯復合材料的制備及性能研究.pdf

1、碳纖維是一類含碳量超過92％的非石墨形態(tài)的纖維的總稱,其作為輕質(zhì)高強的理想增強體,常用于以樹脂、金屬、陶瓷、水泥等為基體的復合體系中。本文以熱塑性聚丙烯樹脂作為基體材料,用碳纖維及空心微珠對其進行共混改性,比較了添加空心微珠和添加馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)對復合材料體系性能的影響,最終獲得了在較少碳纖維添加的情況下同時增強增韌的碳纖維/空心微珠/聚丙烯三元共混體系。
　　首先,通過共混短切碳纖維對聚丙烯進行增強改性,分

2、別用熱壓成型和注射成型工藝制備合格的試樣用以進行相關的測試,研究了溫度對熱壓成型的影響以及碳纖維在基體中的分布,并對熱壓成型和注射成型樣條進行了比較分析。
　　其次,分析了碳纖維、相容劑等組分的添加量對碳纖維/聚丙烯復合材料(CF/PP)性能的影響情況。碳纖維含量從0到15份遞增時,復合材料的最大轉矩、平衡轉矩、拉伸強度和軟化點溫度也逐漸增大,而缺口沖擊強度的變化則是先有小幅度提升,而后慢慢降低。馬來酸酐接枝聚丙烯對于CF/PP復

3、合體系的界面結合有促進作用,添加PP-g-MAH后,基體能較好的包覆在碳纖維四周,使其與基體剝離的幾率大幅降低。當PP-g-MAH添加量為15份時,復合材料界面層間剪切強度τs和缺口沖擊強度分別為34.5Mpa和11.3KJ/m2,較未添加PP-g-MAH處理的CF/PP復合體系分別提高了60.5%和25.6%。
　　第三,在未處理的碳纖維/聚丙烯復合體系中引入第三相空心微珠,并對其含量對體系宏觀性能及微觀結構的影響進行了分析。隨

4、著空心微珠添加量的增多,復合體系的拉伸強度先增大后降低,當空心微珠添加量為15份時,拉伸強度達到最大為37.2Mpa,較純PP提高了46.5%;而缺口沖擊強度隨著空心微珠添加量增加而增大,但增大趨勢逐漸減緩,當添加量為20份時,缺口沖擊強度達到最大值為12.0KJ/m2,較純PP提高了30.4%。通過電子掃描電鏡(SEM)對比觀察發(fā)現(xiàn)在各試樣中均有空心微珠被破壞,同時隨著空心微珠添加量的增多,碳纖維被拔出形成的孔洞有所減少,空心微珠受沖