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无机粉体/异形纤维/树脂基复合材料制备、表征与性能

收藏本文 2024-04-11 点赞:7941 浏览:25173 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:仿照“钢筋水泥混凝土”结构,分别选用热塑性树脂聚丙烯和热固性树脂氰酸酯为聚合物基体,无机粉体为碳酸钙,异形纤维选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),截面形状分别为圆形、扁平形、三角形。熔融共混法和浇注法制备碳酸钙/异形纤维/树脂基复合。研究了碳酸钙的表面处理、碳酸钙/异形纤维/树脂基复合的结构与性能的关系。不同的改性剂对碳酸钙表面改性,SEM观察碳酸钙的分散情况。结果,硅烷偶联剂对碳酸钙的表面处理效果好于硬脂酸。对树脂基复合的力学性能研究,发现,碳酸钙质量分数、颗粒尺寸的增加,其在树脂基体里的缺陷尺寸逐渐增大,复合的力学性能下降;纤维增强树脂基复合的屈服强度、拉伸强度、冲击强度和储能模量比纯树脂基体都有了一定的提高,但是纤维截面形状不同对树脂基复合的增强效果不同,其中比表面积最大的三角形纤维增强效果最佳。当CaCO_3尺寸为纳米级,质量分数为3%(2%偶联剂处理)、纤维长径比为80(4mm)、体积分数为2%(4%偶联剂处理),制得的聚丙烯基复合的屈服强度比纯PP提高近21%,弹性模量提高了约82%,储能模量提高了约22%;当纳米CaCO_3质量分数为2%(2%偶联剂处理)、纤维长径比为80(4mm)、体积分数为1%(4%偶联剂处理),制得氰酸酯复合冲击强度比纯氰酸酯树脂提高了约20%。关键词:纳米碳酸钙论文异形纤维论文树脂基复合论文力学性能论文硅烷偶联剂论文

    摘要3-4

    Abstract4-9

    第1章 绪论9-30

    1.1 复合发展史9-10

    1.2 复合的结构与特点10-12

    1.2.1 复合的基本结构10-11

    1.2.2 复合的特点11-12

    1.2.2.1 复合的可设计性11

    1.2.2.2 与构件制造的一致性11-12

    1.2.2.3 复合的不足12

    1.3 复合的分类12-28

    1.3.1 纤维增强复合12-17

    1.3.1.1 玻璃纤维增强复合13-14

    1.3.1.2 碳纤维增强复合14

    1.3.1.3 芳纶增强复合14-15

    1.3.1.4 超高分子量聚乙烯纤维增强复合15-16

    1.3.1.5 碳化硅纤维增强复合16

    1.3.1.6 氧化铝纤维增强复合16-17

    1.3.2 异形纤维增强复合17-22

    1.3.2.1 异形纤维的发展17-18

    1.3.2.2 异形纤维的分类及其应用18-20

    1.3.2.3 异形纤维在复合上的应用20-22

    1.3.3 颗粒增强复合22-26

    1.3.3.1 纳米碳酸钙增强复合23-24

    1.3.3.2 纳米二氧化硅增强复合24-25

    1.3.3.3 纳米蒙脱土增强复合25

    1.3.3.4 纳米二氧化钛增强复合25-26

    1.3.4 薄片增强复合26

    1.3.5 叠层复合26

    1.3.6 金属基复合26

    1.3.7 非金属基体复合26-28

    1.3.7.1 热塑性复合27

    1.3.7.2 热固性树脂基复合27

    1.3.7.3 陶瓷基复合27

    1.3.7.4 水泥基复合27-28

    1.4 论文研究的及主要内容28-30

    第2章 碳酸钙/PET 异形纤维/聚丙烯复合制备与性能研究30-48

    2.1 引言30

    2.2 实验30-33

    2.2.1 实验原料30-31

    2.2.2 实验设备及仪器31

    2.2.3 实验31-33

    2.2.3.1 碳酸钙粉体的表面处理31

    2.2.3.2 纤维表面处理31-32

    2.2.3.3 复合制备流程32

    2.2.3.4 复合的表征32

    2.2.3.5 异形纤维当量直径计算32-33

    2.3 结果与讨论33-46

    2.3.1 碳酸钙/聚丙烯复合力学性能研究33-37

    2.3.1.1 碳酸钙表面处理及改性剂的选择33-35

    2.3.1.2 碳酸钙尺寸对碳酸钙/聚丙烯复合的影响35-36

    2.3.1.3 碳酸钙含量对碳酸钙/聚丙烯复合性能的影响36-37

    2.3.2 PET 异形纤维/聚丙烯复合力学性能研究37-42

    2.3.2.1 纤维长径比对复合性能的影响37-39

    2.3.2.2 纤维含量对复合性能影响39

    2.3.2.3 纤维增强机理39-40

    2.3.2.4 PET 纤维截面形状对复合性能影响40-42

    2.3.3 碳酸钙/PET 异形纤维/聚丙烯复合力学性能42-46

    2.3.3.1 纤维截面形状对三元复合力学性能的影响42-44

    2.3.3.2 碳酸钙/PET 异形纤维/聚丙烯复合的DMA 分析44-45

    2.3.3.3 碳酸钙/PET 异形纤维/聚丙烯复合的SEM 分析45-46

    2.4 小结46-48

    第3章 纳米碳酸钙/PET 异形纤维/氰酸酯复合制备与性能研究48-59

    3.1 引言48

    3.2 实验48-50

    3.2.1 实验原料48

    3.2.2 实验设备及仪器48-49

    3.2.3 实验49-50

    3.2.3.1 浇铸模具的准备49

    3.2.3.2 氰酸酯的预聚49-50

    3.2.3.3 浇铸与固化50

    3.2.3.4 后处理及加工50

    3.2.4 测试与表征50

    3.2.4.1 氰酸酯树脂及复合的力学性能50

    3.2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)对氰酸酯树脂及复合断面形貌的研究50

    3.3 结果与讨论50-58

    3.3.1 纳米碳酸钙/氰酸酯复合力学性能研究50-53

    3.3.1.1 纳米碳酸钙含量对碳酸钙/氰酸酯复合性能的影响50-52

    3.3.1.2 纳米碳酸钙/氰酸酯复合的微观结构52-53

    3.3.2 PET 异形纤维/氰酸酯复合性能研究53-56

    3.3.2.1 纤维含量对复合性能影响53-55

    3.3.2.2 PET 异形纤维/氰酸酯复合的微观结构55-56

    3.3.3 纳米碳酸钙/PET 异形纤维/氰酸酯复合的性能研究56-58

    3.3.3.1 纳米碳酸钙/PET 异形纤维/氰酸酯复合的力学性能56-57

    3.3.3.2 纳米碳酸钙/PET 异形纤维/氰酸酯复合的微观结构57-58

    3.4 小结58-59

    第4章 与展望59-61

    4.1 59-60

    4.2 工作展望60-61

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