【正文】 在大四下學(xué)期 我 開始了自己 的畢業(yè)實驗的設(shè)計，操作，數(shù)據(jù)處理以及論文的撰寫。 ，在前一階段隨著碳纖維含量的增加拉伸強度略有下降，過后則隨碳纖維含量的增加而 增加。所以碳纖維的含量會由于黏度的過高而受到限制，不適合澆鑄成型。 由此可見，濃硝酸處理可顯著提高碳纖維與基體材料的化學(xué) 結(jié)合能力 ，碳纖維表面官能團(tuán)的數(shù)量增加。所以隨著纖維處理時間 的提高碳纖維和基體的物理作用力增強。 0 50 100 150 200 25021012345升溫速 率 20 ℃ / m i n升溫速 率 15 ℃ / m i n升溫速 率 10 ℃ / m i n熱流率(mw)溫度（℃） D SC 圖 DSC曲線 Figure DSC curve 從圖 可以可看出凝膠化溫度和固化溫度隨著升溫速度的減慢而越來越接近，太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 說明該樹脂在升溫速度為 0℃時的凝膠化溫度和固化溫度非常的接近，說明該樹脂反應(yīng)活性高、固化反應(yīng)放熱集中，該固化體系適合于快速成型工藝。 圖 Figure test flow chart 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 表征 不飽和聚酯樹脂固化過程溫度變化 室溫 25℃時 ，用溫度計測量不飽和聚酯固化過程的溫度變化。單一材料有時不能滿足實際使用的某些要求，將兩種或兩種以上的材料制成復(fù)合材料，以克服單一種材料在使用上的弱點，并通過各組分的匹配協(xié)同作用，達(dá)到材料綜合利用的目的，以提高使用與經(jīng)濟效益。 ? 偶聯(lián)劑涂層法 偶聯(lián)劑涂層法所采用的偶聯(lián)劑為雙性分子 ,它的一部分官能團(tuán)與碳纖維表面反應(yīng)形成化學(xué)鍵 , 另一部分官能團(tuán)與樹脂反應(yīng)形成化學(xué)鍵。但氣相沉積處理法所需溫度較高 , 有一定危險性 , 且工藝條件苛刻 , 未能實現(xiàn)廣泛的工業(yè)化應(yīng)用。電化學(xué)氧化反應(yīng)條件緩和 , 處理時間短 , 因此可與碳纖維生產(chǎn)流水線銜接 , 而且可以通過控制電解溫度、電解質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、電流密度等工藝條件實現(xiàn)對氧化程度的精確控制 , 實現(xiàn)均勻氧化。 ? 電化學(xué)氧化法 電化學(xué)氧化法即陽極電解氧化法。但是由于氧化反應(yīng)激烈 , 反應(yīng)條件難以控制 , 若溫度不能得到精確控制就有可能導(dǎo)致強度損失過大 , 影響碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能。碳纖維的表面改性主要目的是提高碳纖維表面活性 , 強化碳纖維與基體樹脂之間界面性能 , 達(dá)到提高復(fù)合材料層間剪切強度的目的。首先將瀝青溶解在 80～ 120℃的喹啉（或砒啶）溶液中，過濾除去不利中間相小球成長的喹啉不溶物；然后在惰性氣氛下在 300~350℃經(jīng)脫氫和縮合調(diào)制出具有適當(dāng)粘度和沿纖維軸方向高度定向的中間相瀝青。 碳纖維增強復(fù)合材料，當(dāng)材料受力時，會發(fā)生兩種極端的破壞情況。纖維由二維亂層石墨結(jié)構(gòu)向三維有序的石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。隨著熱處理溫度的升高，碳纖維的結(jié)構(gòu)逐步向多晶石墨轉(zhuǎn)化。強度大于 4000MPa 的又稱為超高強型；模量大于 450GPa 的稱為超高模型。但碳纖維表面較惰性，與基體樹脂粘結(jié)性差，致使制成的碳纖維復(fù)合材料層間剪切強度降低，嚴(yán)重的影響其發(fā)展和應(yīng)用。其配方見表 。該階段中，樹脂既不溶解也不熔融。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 值得注意的是，在聚酯分子結(jié)構(gòu)中有反式雙鍵存在時，易發(fā)生第三種反應(yīng)，也就是聚酯分子與聚酯分子之間的反應(yīng)，這種反應(yīng)可以使分子之間結(jié)合的更緊密，因而可以提高樹脂的各項性能。 鏈引發(fā) —— 從過氧化物引發(fā)劑分解形成游離基到這種游離基加到不飽和基團(tuán)上的過程。另外，利用聚酯切片下腳聚對苯二甲酸及其衍生物生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂也于近年研發(fā)成功。 去年我國增強用不飽和聚酯樹脂的用量也已達(dá)到 26萬噸。我國玻璃鋼市場欣欣向榮，促進(jìn)了國內(nèi)不飽和聚酯樹脂向多品種、多用途方向發(fā)展，開發(fā)出如拉擠樹脂、 RTM用混雜樹脂、乙烯基樹脂、膩子樹脂、瑪瑙樹脂、高氧指數(shù)阻燃樹脂、噴涂樹脂、柔性樹脂等，另一特點是澆鑄用、涂料用樹脂產(chǎn)量急劇上升，但與國外相比還存在著差距。不飽和聚酯樹脂基復(fù)合材料雖然有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等優(yōu)點，但樹脂基本身硬度較低，莫氏硬度一般只有 2級左右（ 相當(dāng)于石膏的硬度）；抗沖擊性差，表面易開裂；耐磨性也較差。 (2)不飽和酸和飽和酸的比例，以由順酐、苯酐和丙二醇縮聚而成的通用不飽和聚酯為例，其中順酐和苯酐是等摩爾比投料的，若順酐 /苯酐的摩爾比增加，則會使最終樹脂的凝膠時間、折射率和黏度下降，而固化樹脂的耐熱性提高，以及一般的耐溶劑、耐腐蝕性能也提高。從分子式可以看出 , 在未發(fā)生固化之前 , 不飽和聚酯是線形分子。 關(guān)鍵詞： 不飽和聚酯 ,碳纖維 ,表面處理 ,力學(xué)性能 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 Study on structure and performance of unsaturated polyester posite reinforced carbon fiber Abstract: In this article,the carbon fiber reinforced unsaturated polyester and the carbon fiber was treated by surface soakage with concentrated nitric acid. The mechanical performances (Tensile strength,Flexural strength and Impact strength ) of CF/UPR posite were effects of the contents of different fibers and the processing time of different fibers on the mechanical properties of CF/UPR posites. As well as the fracture surfaces of the posite, were studied by means of SEM. Results show that Tensile strength,Flexural strength and Impact strength increased with increasing processing time of carbon fiber .Tensile strength of carbon depressed when a small amount of fiber to the mass fraction of the fiber was higher than 3%,The mechanical performances increased with increasing carbon fiber . Keywords:Unsaturated Polyester Resin(UPR), Carbon Fiber, Surface Treatment , Mechanical Properties 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 第 I 頁 共 Ⅱ 頁 目 錄 1. 前言…………………………………………………………………………………… 1 不飽和聚酯 …………………………………………………………………………… 1 概述 ………………………………………………………………………………… 1 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r …………………………………………………………………… 2 不飽和聚酯的固化機理 …………………………………………………………… 4 191不飽和聚酯 ……………………………………… …………………………… 5 碳纖維 ………………………………………………………………………………… 6 概述 ………………………………………………………………………………… 6 碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能 ……………………………………………………………… 7 瀝青基碳纖維 ……………………………………………………………………… 9 碳纖維表面處理方法 …………………………………………………………… 10 研究目的及意義 …………………………………………………………………… 13 2. 試驗部分 …………………………………………………………………………… 14 主要試驗原料和設(shè)備 ……………………………………………………………… 14 試驗原料 ………………………………………………………………………… 14 試驗設(shè)備 ………………………………………………………………………… 14 試驗配方 …………………………………………………………………………… 15 試驗流程 …………………………………………………………………………… 15 試 驗流程圖 ………………………………………………………………………… 16 表征 ………………………………………………………………………………… 17 不飽和聚酯固化過程溫度變 …………………………………………………… 17 力學(xué)性能測試 ……………………………………………………………………… 17 結(jié)構(gòu)表征 …………………………………………………………………………… 17 3. 結(jié)果分析 …………………………………………………………………………… 18 不飽和聚酯樹脂 固化過程溫度變化 ……………………………………………… 18 碳纖維處理時間為變量 …………………………………………………………… 19 碳纖維含量為變量 ………………………………………………………………… 27 碳纖維取向與力學(xué)性能的關(guān)系 …………………………………………………… 29 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 第 II 頁 共 Ⅱ 頁 4. 結(jié)論 ………………………………………………………………………………… 31 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………… 32 致謝 ………………………………………………………… …………………………… 34 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 概述 聚酯是主鏈上含有酯鍵的高分子化合物的總稱，是由二元醇或多元醇與二元酸或多元酸縮合而成的，也可從同一分子內(nèi)含有羥基和羧基的物質(zhì)制得。并通過 SEM分析了拉伸斷面纖維與基體材料的纖維結(jié)構(gòu)和斷裂情況。不飽和聚酯樹脂可以用通式 ( 1 ) 表示 : 式中 , R1 代表二元醇 , 可選丙二醇、乙二醇、新戊二醇 。工業(yè)上用的不飽和酸是順丁烯二酸酐（簡稱順酐）和反丁烯二酸，主要是順酐，這是因為順酐熔點低，反應(yīng)時縮水量少（較順?biāo)峄蚍此嵘?1/2 的縮聚水），而且廉價。 (4)苯乙烯含量高的樹脂往往不適合接觸成型，因樹脂收縮率過大、黏度太低；苯乙烯含量太低時，樹脂不能充分固化，通用樹脂采用苯乙烯的含量為 35%時效果