【摘要】：單向碳纖維復合材料的各向異性以及樹脂基體的交聯(lián)網(wǎng)絡結構,容易導致分層損傷或層間斷裂,因此復合材料的增韌研究具有重要的意義。目前,增韌方法主要包括樹脂基體改性、Z向增韌和層間增韌,其中層間增韌是先進復合材料發(fā)展的重要方向。因此,本文比較了不同工藝自組裝微納米粒子對層間增韌碳纖維復合材料的影響,同時研究了高低溫熔點自組裝微納米粒子的結構變化,并建立了層間增韌機理模型。1.分別利用自組裝微納米粒子(PA-MWNTs)和微納米粒子直接共混(PA+MWNTs)的方法,制備了增韌環(huán)氧樹脂,研究了樹脂基體的力學和流變性能,并以不同方法的微納米粒子制備增韌膠膜,比較了層間協(xié)同增韌碳纖維復合材料的力學性能和微觀形貌,探討了增韌機理。與直接共混法(PA+MWNTs)相比,自組裝法微納米粒子(PA-MWNTs)對樹脂基體增韌效果更為明顯,碳納米管的團聚現(xiàn)象減少,同時對復合材料的層間協(xié)同增韌效果更為明顯,也高于單獨采用PA微米粒子或MWNTs納米粒子層間增韌的復合材料,建立了微納米粒子自組裝模型以及協(xié)同增韌復合材料模型。2.采用兩種不同熔點的熱塑性聚酰胺(PA)微米粒子和碳納米管制備自組裝微納米粒子PA-MWNTs,制備了不同微納米粒子層間增韌中溫/高溫固化碳纖維復合材料。研究了微納米粒子的結晶性,及其對復合材料力學性能和微觀形貌的影響。碳納米管的存在提高了微納米粒子的結晶度,改變了熔融結晶后粒子的結構,和碳纖維形成多尺度的界面,有利于提高復合材料的斷裂韌性,建立了微納米粒子結構變化以及層間增韌機理模型。
【圖文】：

料在航空航天，汽車和其他行業(yè)中作為結構材料逐漸替代金屬材料。根據(jù)相關逡逑的報導，空客的Ａ３８０大飛機上使用了大概２５％比重的碳纖維復合材料，有效逡逑減輕了飛機的重量，相關的比例如圖１－１所示［Ｍ］。逡逑Ｗ，ｎ９ｂｏｘ邐ｖｅ？？ａｒ逡逑Ｏｕｔｅｒ邋ｗｉｎｇ邐ｓｔａｂＳｉｚｅｒ逡逑ｎ邋ｍ邋Ａｉｌｅｒｏｎｓ邐Ｐｒｅｓｓｕｒｅ逡逑Ｉ邋ｉ邐ｂｕｉｋｈｅａｔｉ邐ｃｏｎｅ逡逑Ａ逡逑二工一ｍ邋—逡逑ｆａｉｒｉｎｇ邋ｓｋｉｎｓ逡逑Ｚ邐門＊ｐａｎｅｌ逡逑ｇｅａｒ邋ｄｏｏｒｓ邐Ou財郵耐％逡逑ｄｏｏｒ邐ｎａｏｅｌｔｅｓ．逡逑—ｎｇＳ逡逑ＣｅｒｔｉｒａＪ邋ｔｏｒｓｉｏｎ邋ｂｏｘ逡逑圖１－１空客Ａ３８０中所使用的碳纖維增強復合材料逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｆｉｂｅｒ－ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ邋ｐｏｌｙｍｅｒ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ邋Ｕｓｅｄ邋ｉｎ邋Ａｉｒｂｕｓ邋３８０逡逑碳纖維復合材料的發(fā)展離不開日本東麗（ＴＯＲＡＹ）公司，作為世界最大的逡逑技術最先進的碳纖維制造商，碳纖維的牌號己經(jīng)從１９７１年推出的高強型逡逑ＴＯＲＡＹＣＡ？邋Ｔ３００至ｌｊ發(fā)展至ＩＪ最新的高強高模型ＴＯＲＡＹＣＡ？邋Ｔ１１００Ｇ，，碳纖維的逡逑力學性能得到大幅提升，纖維的拉伸強度達到７．０ＧＰａ，彈性模量達到逡逑３２４ＧＰａ，相比于高強中模型Ｔ８００ｓ拉伸強度提高１９％，彈性模量提高１２°／。。為逡逑了與ＴＵ００Ｇ碳纖維相匹配，東麗公司開發(fā)了高模量與高韌性共存的３９４０號系逡逑列樹脂。ＴＯＲＡＹＣＡ？Ｔ１１００Ｇ／３９４０相比前一代產品

描電鏡下的微觀形貌提出了增幵的機理，在應力集中的作用下，橡膠誘發(fā)產生逡逑大量的銀紋和剪切帶，存在著應力發(fā)白的現(xiàn)象，橡膠的顆�？梢砸种坪徒K止裂逡逑紋的擴展，掃描電鏡下的微觀形貌如圖１－２所示。利用橡膠彈性體對樹脂基體逡逑增幵有著較為明顯的缺點，損害了體系的機械性能和耐熱性，逐漸被熱塑性樹逡逑脂代替。逡逑ｉｇ‘逡逑圖１－２邋ＨＴＰＢ增韌樹脂ＳＥＭ照片逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ＳＥＭ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋１０邋ｐｈｒ邋ＨＴＰＢ邋ｂｌｅｎｄｓ邋ｓｈｏｗｉｎｇ邋ｓｔｒｅｓｓ－ｗｈｉｔｅｎｅｄ邋ｚｏｎｅ逡逑１．２．１．２熱塑性樹脂增韌逡逑耐熱性好、力學性能優(yōu)異的熱塑性樹脂能夠代替橡膠彈性體，在不損害樹逡逑脂體系力學性能和耐熱性的前提下，有效地提高了復合材料的斷裂初性和抗沖逡逑擊損傷能力。己經(jīng)在環(huán)氧樹脂上試驗成功的常用熱塑性樹脂有：聚醚砜逡逑（ＰＥＳ）、聚砜（ＰＳＦ）、聚酰亞胺（ＰＥＩ）等。熱塑性樹脂可以與未固化的環(huán)逡逑氧樹脂在一定的溫度下混溶，在高溫固化過程中進一步析出誘導相分離。熱塑逡逑性樹脂和環(huán)氧樹脂的相對濃度比決定了誘導相分離的結構變化，濃度從低到逡逑高，成核增長（Ｎｕｃｌｅｕｓ邋ｇｒｏｗｔｈ）機理形成海島結構，亞穩(wěn)態(tài)的混合物分別按照逡逑旋節(jié)分相（Ｓｐｉｎｏｄａｌ邋ｐｈａｓｅ邋ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）機理形成相反轉，產生復雜的雙連續(xù)相結逡逑３逡逑
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

1 褚奇奕;肖軍;李勇;張向陽;王敏;;碳纖維增強環(huán)氧Z-pin拔脫性能[J];航空學報;2015年04期

2 董慧民;益小蘇;安學鋒;張晨乾;閆麗;鄧華;;纖維增強熱固性聚合物基復合材料層間增韌研究進展[J];復合材料學報;2014年02期

3 沈登雄;李志生;劉金剛;楊士勇;;碳/環(huán)氧復合材料層間增韌研究進展[J];宇航材料工藝;2013年04期

4 尹術幫;楊杰;劉新東;趙凱;;環(huán)氧樹脂增韌改性方法及機理研究進展[J];熱固性樹脂;2013年04期

5 顏婧;黃世琳;劉正英;尹朝露;楊鳴波;;多壁碳納米管在尼龍6基體中的異相成核作用[J];高分子材料科學與工程;2013年02期

6 徐麗華;邱麗;楊永珍;劉旭光;許并社;;多壁碳納米管/尼龍6復合材料的液相共混法制備及其性能[J];復合材料學報;2012年02期

7 徐亞娟;劉少兵;;熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂研究進展[J];熱固性樹脂;2010年06期

8 矯桂瓊,寧榮昌,盧智先,楊寶寧;層間增韌復合材料研究[J];宇航材料工藝;2001年04期

9 孫以實,趙世琦,林秀英,王習群;橡膠增韌環(huán)氧樹脂機理的研究[J];高分子學報;1988年02期

相關博士學位論文 前2條

1 鄭楠;納米相層間增韌碳纖維/環(huán)氧復合材料研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

2 李剛;聚砜納米纖維膜增韌環(huán)氧樹脂及其碳纖維復合材料的研究[D];北京化工大學;2008年

相關碩士學位論文 前2條

1 方群;納米纖維膜在高效空氣過濾和碳纖維復合材料層間增韌中的應用研究[D];北京化工大學;2016年

2 高峰;復合材料層壓板層間顆粒增韌技術[D];西北工業(yè)大學;2004年

本文編號：2631677