連續(xù)碳纖維增強(qiáng)ABS及其合金.pdf

1、目前高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其基體樹(shù)脂多是以熱固性材料為主。但采用熱固性樹(shù)脂做基體材料，其回收處理比較困難，報(bào)廢制品會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大污染，同時(shí)該類型復(fù)合材料在固化成型時(shí)會(huì)揮發(fā)有害氣體，也會(huì)對(duì)環(huán)境不利。尤其是現(xiàn)在各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)日趨重視，研究開(kāi)發(fā)新型可循環(huán)利用的復(fù)合材料已經(jīng)顯得刻不容緩。在此背景下，開(kāi)始了對(duì)高性能纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究。
　　 本論文分為五個(gè)部分，分別研究了短切碳纖維增強(qiáng)改性ABS，連續(xù)碳纖維增強(qiáng)改性AB

2、S，碳纖維表面接枝，基體樹(shù)脂改性和接枝連續(xù)碳纖維增強(qiáng)改性ABS合金。借助雙螺桿擠出機(jī)，單螺桿注射機(jī)，模壓機(jī)，傅里葉紅外，XPS，SEM，DSC，DMTA，熱重儀，萬(wàn)能拉力機(jī)，沖擊試驗(yàn)機(jī)等現(xiàn)代化成型設(shè)備和測(cè)試手段，分析研究了其最佳的纖維含量，工藝參數(shù)，浸潤(rùn)工藝，纖維接枝機(jī)理，基體樹(shù)脂合金相容性等。
　　 第一部分研究了短切碳纖維增強(qiáng)改性ABS。結(jié)果表明，當(dāng)短切碳纖維含量為30％，長(zhǎng)度0.49mm左右，螺桿轉(zhuǎn)速160rpm，復(fù)合材料

3、拉伸強(qiáng)度最大為136MPa，當(dāng)纖維含量為10％，復(fù)合材料MFR為15.15g/10min，此時(shí)具有最佳的加工性能。隨著纖維含量增加，tanδ峰右移，同時(shí)峰高先減小后增大，說(shuō)明纖維的加入提高了復(fù)合材料的使用溫度，同時(shí)纖維加入會(huì)提高復(fù)合材料力學(xué)性能但過(guò)量的加入會(huì)導(dǎo)致性能下降。
　　 第二部分研究了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)改性ABS。本實(shí)驗(yàn)分別采用熔融浸潤(rùn)法，薄膜層疊法，溶液浸潤(rùn)法三種浸潤(rùn)工藝制備了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)ABS熱塑性樹(shù)脂復(fù)合材料。通過(guò)對(duì)

4、復(fù)合材料的力學(xué)性能，熱性能，動(dòng)態(tài)粘彈性及微觀形貌的研究，分析了ABS熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制備工藝對(duì)界面性能的影響。結(jié)果表明，不同制備工藝中復(fù)合材料隨碳纖維含量的增加其各項(xiàng)力學(xué)性能都不斷提高，當(dāng)碳纖維含量為60％時(shí)力學(xué)性能達(dá)到最高，但不同制備工藝導(dǎo)致復(fù)合材料界面性能差異較大，影響其力學(xué)性能的增幅。溶液浸漬法制備的復(fù)合材料樹(shù)脂對(duì)碳纖維的浸潤(rùn)性良好，其最大彎曲強(qiáng)度和層間剪強(qiáng)度分別達(dá)到1519MPa，和71MPa，較熔融浸潤(rùn)法復(fù)合材料提高了約

5、兩倍：其損耗角正切tanδ峰僅為共混法復(fù)合材料的52％，儲(chǔ)能模量E’增加了約1.07倍；界面性能提高使復(fù)合材料耐熱性能提高。
　　 第三部分研究了碳纖維表面接枝聚苯乙烯。采用先對(duì)碳纖維酸化引入-COOH，在進(jìn)行酯化反應(yīng)的原理進(jìn)行接枝。傅里葉紅外表明，碳纖維在3030cm-1,1450cm-1和1373cm-1分別出現(xiàn)了C-H的伸縮，彎曲振動(dòng)，在1250～800cm-1的吸收峰為C-C骨架振動(dòng)，1600cm-1為苯環(huán)骨架的特征吸收

6、峰；770～650cm-1之間的峰位為苯環(huán)的一元取代彎曲振動(dòng)。由此可知在碳纖維表面成功引入聚苯乙烯。復(fù)合材料采用接枝后的碳纖維，其E′增加，E″減小，說(shuō)明接枝的聚苯乙烯能較好的與ABS中的苯乙烯相鏈接，提高了復(fù)合材料的界面性，使復(fù)合材料熱損耗減小。
　　 第四部分研究了基體樹(shù)脂ABS改性。通過(guò)配置不同配方ABS/PC合金研究了其最佳組分，通過(guò)相容劑的作用，研究了合金在沖擊作用下的增韌機(jī)理。ABS/PC/PS-g-MAH:50/4

7、5/5和25/70/5的組分具有較好的綜合性能，其中后者更佳。SEM表明，在離加入相容劑后的合金沖擊缺口較近的斷面出現(xiàn)了較明顯的空洞，符合“空洞化”增韌機(jī)理，在較遠(yuǎn)的斷面則出現(xiàn)了較明顯的剪切帶，符合“剪切屈服”增韌機(jī)理，而未加入相容劑的合金斷面較為光滑，裂紋邊緣尖銳，曾鏡面狀，為典型的脆性斷裂。
　　 第五部分研究了接枝連續(xù)碳纖維改性增強(qiáng)ABS合金。通過(guò)制備連續(xù)碳纖維改性增強(qiáng)ABS，接枝連續(xù)碳纖維改性增強(qiáng)ABS，接枝連續(xù)碳纖維改