短碳纖維增強聚乙烯樹脂復合材料制備與性能研究.pdf

1、隨著高性能熱塑性樹脂的發(fā)展，以及熱塑性樹脂復合材料成型加工技術的不斷成熟，熱塑性樹脂復合材料已成為復合材料領域中最引人注目的研究開發(fā)點。本課題以縮短生產周期、降低制備成本為目的，以短切碳纖維為增強體，以聚乙烯樹脂為基體，運用螺桿注射成型的方法制備碳纖維增強熱塑性樹脂復合材料。研究了碳纖維含量、碳纖維氧化處理對復合材料密度、硬度、拉伸、疲勞等性能的影響，分析了復合材料拉伸斷裂破壞機理、疲勞斷裂破壞機理以及碳纖維增強機理。研究結果表明：

2、r>　　(1)隨著碳纖維含量的增加，碳纖維增強聚乙烯樹脂基復合材料的密度和維氏硬度隨著碳纖維含量的增加而逐漸增加。復合材料的維氏硬度在碳纖維含量小于3.365％時接近線性增加，在碳纖維含量大于3.365%時迅速增加；當碳纖維含量為4.021%時，復合材料的維氏硬度比純聚乙烯增加了35.489%。
　　(2)添加碳纖維的復合材料比純聚乙烯的拉伸強度、彈性模量都大，且隨著碳纖維質量分數(shù)的增加，碳纖維增強聚乙烯復合材料的拉伸強度、彈性模

3、量都逐漸提高。當碳纖維質量分數(shù)達到4.021%時，相對純聚乙烯而言其拉伸強度、彈性模量分別增加了18.421%、208.024%。
　　(3)在碳纖維含量相同的情況下，空氣氧化法處理過的碳纖維增強聚乙烯復合材料的拉伸強度和彈性模量比未處理的有提高。當碳纖維含量為0.411%時，氧化處理過的復合材料彈性模量比未處理的大36.192%；當碳纖維含量為3.986%時，氧化處理過的復合材料拉伸強度比未處理的大4.719%。
　　(4

4、)隨著碳纖維含量的增加，碳纖維增強聚乙烯樹脂復合材料的條件疲勞極限值（循環(huán)數(shù)N=103即循環(huán)次數(shù)對數(shù)值lgN=3所對應的最大應力Smax）由純聚乙烯時的2.379MPa，逐漸增大到碳纖維含量4.021%時的9.096MPa，增大了282.346%，增加的速度是逐步減小。碳纖維增強聚乙烯復合材料的疲勞壽命也增加，碳纖維含量不同的復合材料S-N曲線走勢大致相似。
　　(5)未處理的碳纖維增強聚乙烯樹脂復合材料拉伸斷口可看到聚乙烯樹脂基