【正文】 ...............................................................18 結(jié)果分析 ...........................................................................................................18 6. 試驗(yàn)小結(jié) ....................................................................................................................................19 7. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 ............................................................................................................................19 拉伸數(shù)據(jù)圖 .................................................................................................................. 19 抗彎數(shù)據(jù)圖 ..................................................................................................................21 結(jié)論 .................................................................................................................................................24 展望 .................................................................................................................................................25 問題與建議 .....................................................................................................................................26 致謝 .................................................................................................................................................27 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................................28 1 1 前言 材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料與人民的生活、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)密切相關(guān)，它與信息、能源被譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱。當(dāng)超高分子量聚乙烯含量占復(fù)合材料的 60%時(shí)，隨著碳纖維含量在復(fù)合材料里逐漸增大，拉斷和壓斷復(fù)合材料需要的力也都越來越大，但都沒有超高分子量聚乙烯含量占復(fù)合材料的 50%時(shí)所需的力大。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印 或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格 子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 摘要 本課題選用高強(qiáng)度碳纖維作為增強(qiáng)材料，超高分子量聚乙烯為基體，制備不同含量的碳纖維 /超高分子量聚乙烯試樣，并對(duì)其物理力學(xué)性能進(jìn)行測定，研究碳纖維含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響及碳纖維在復(fù)合材料中所起的作用。 抗彎性能 Carbon Fiber / UHMWPE Composites and Physical and Mechanical Performance Test Abstract： The topic select highstrength Carbon fiber as a reinforcing material, Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene as the content of Carbon fiber / UHMWPE specimens, and their physical and mechanical properties were measured, research Carbon fiber on the properties of posite materials and Carbon fiber in the posite role. Through the carbon fiber / UHMWPE specimens tensile and flexural properties of the test found that: adding Carbon fiber in UHMWPE can significantly improve the posite materials mechanical properties, such as tensile and bending properties have been enhanced to varying degrees. With the Carbon fiber content in the posite material in the share increases, and the pressure to pull off the force required to break the posite materials is growing, that the posite tensile and pressive breaking. Breaking capacity is gradually increased. When the UHMWPE content accounted for 60% of the posite material, as the Carbon fiber content in the posite material increases in materials, tensile and pressive force required to break posite materials are also growing. But none UHMWPE content accounting for 50% of the posite force required. According to the experimental results, when the UHMWPE content accounted for 50% of the posite material, the Carbon fiber content of the posite material for 2%,the pulldown and breaks the posite material reaches the maximum force required, the posite tensile and pressive breaking performance. Breaking performance is optimal. Keywords: Carbon fiber。其中纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù) 合材料因有比強(qiáng)度高、比模量大、比重小等特點(diǎn)，而得到廣泛應(yīng)用。 研究背景、目的及其意義 碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料是較常見的碳纖維復(fù)合材料，其比強(qiáng)度、比模量綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。 碳纖維國內(nèi)外發(fā)展概況 碳纖維發(fā)展最早可追溯到 1860年 ,絲開始 ,1880年 碳絲燈泡 ,而真正有碳纖維工業(yè)化是從 1959年美國聯(lián)合碳化物公司 (UCC)粘膠基碳纖維 (CF)工業(yè)化。 碳纖維由石墨層片為基本結(jié)構(gòu)單元組成亂層石墨結(jié)構(gòu) ,數(shù)十張層片組成石墨微晶 ,再由石墨微晶組成原纖 ,進(jìn)而形成沿纖維軸擇優(yōu)取向的同質(zhì)多晶結(jié)構(gòu)。接枝的碳納米管有效地增加了纖維和 樹脂的接觸面積，使載荷更有效地在纖維樹脂界面?zhèn)鬟f，表面接枝后的纖維拉伸強(qiáng)度 單 絲 拔 出 試 驗(yàn) 較 原 纖維 下降不 到 10%，但是 其 復(fù) 合材料 的界面 剪切 強(qiáng) 度 卻 提 高 了 94%。 材料 的 I型 和 II型 層 間斷 裂韌 性 分 別 提 高 了 13%和 28%。 4 Zhiwei Xu等分別利用氧化還原法和γ射線預(yù)輻照法用丙烯酸對(duì)碳纖維 進(jìn) 行表 面 處理， 用 處理 后 的 碳 纖維 與 環(huán) 氧 樹脂 制備 成復(fù) 合材料 。 為了提高和改善飛機(jī)性能，早在 20世紀(jì) 50年代，美國空軍材料實(shí)驗(yàn)室（ AFML）就開始尋求一種新型的結(jié)構(gòu)材料，碳纖維復(fù)合材料正是在這種背景下被列入發(fā)展計(jì)劃。碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能， 被看成是一種理想的航空航天結(jié)構(gòu)材料，近 40年來，在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用得到長足的發(fā)展。據(jù)預(yù)測，未來 10年內(nèi)，全球風(fēng)能市場將保持每年 20%的增長速度，每年新增風(fēng)電裝機(jī)容量將由 20xx年的 2萬 MW增加到 2017年的 MW；全球風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘恳矊?20xx年的 MW增至 2017年的 MW。這種輕質(zhì)化材料的汽車將改進(jìn)其燃料效率，輕質(zhì)化材料部件的剛性比鋼制部件高，在高風(fēng)阻力下具有良好穩(wěn)定性，這一點(diǎn)對(duì)賽車和運(yùn)動(dòng)型車而言更為重要。芳綸是一種高強(qiáng)度纖維，可以用 1層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 6層尼龍簾子布，不僅減輕了重量，而且摩擦阻力小、操控穩(wěn)定性好，適合高速行駛。按力學(xué)性能，可將碳纖維分成高強(qiáng)型（ high intensity， HT）、高模型（ high modulus， HM）和通用型（ generalpurpose， GP）等；按原料劃分，主要有纖維素基（以粘膠纖維為主）、聚丙烯腈基、瀝青基及酚醛樹脂基等幾種；按功能分類，有受力結(jié)構(gòu)用碳纖維、活性碳纖維、導(dǎo)電碳纖維、耐燃碳纖維及耐磨碳纖 維等。 碳纖維的性能優(yōu)異，其抗拉強(qiáng)度和模量分別可達(dá) 24GPa 和 400700GPa，還具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、低電阻、低膨脹、高熱導(dǎo)和耐化學(xué)輻射等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前主要的問題也集中對(duì)超高分子量聚乙烯進(jìn)行改性 ,最迫切的改性是有關(guān)于加工流動(dòng)性的研究。 （ 4）拉伸強(qiáng)度 由于超高分子量聚乙烯具有超拉伸取向必備的結(jié)構(gòu)特征 ,所以有無可匹敵的超高拉伸強(qiáng)度 ,因此可通過凝膠紡絲法制得超高彈性模量和強(qiáng)度的纖維 , 其拉伸強(qiáng)度高達(dá) 3315 GPa, 拉伸彈性模量高達(dá) 100125 GPa。 超高分子量聚乙烯的改性 超高分子量聚乙烯通過改性 ,可以改變其缺陷 ,提高了其加工流動(dòng)性 ,可以達(dá)到增韌、增強(qiáng)、提高耐熱以及抗磨損的性能。 （ 2）流動(dòng)改進(jìn)劑改性 流動(dòng)改進(jìn)劑促進(jìn)了長鏈分子的解纏，并在大分子之間起潤滑作用，改變了大分子鏈間的 能量 傳遞，從而使得鏈段位移變得容易，改善了聚合物的流動(dòng)性。就有必要對(duì)它進(jìn)行改性。 抗彎性能的測定 深圳新三思萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)。當(dāng)超高分子量聚乙烯含量占復(fù)合材料的比例為 50%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸彈性模量達(dá)到最大。但 當(dāng)超高分子量聚乙烯含量占復(fù)合材料的比例超過 50%時(shí)，隨著超高分子量聚乙烯含量占復(fù)合材料的比例逐漸增加，復(fù)合材料的抗彎彈性模量逐漸減小。 6. 試驗(yàn)小結(jié) （ 1）綜合分析圖 ，圖 ，我們發(fā)現(xiàn)： 當(dāng)超高分子量聚乙烯含量占復(fù)合材料的 30%時(shí)：不加碳纖維時(shí)的復(fù)合材料拉伸彈性模量為 ,添加 1%的碳纖維后復(fù)合材料的拉伸彈性模量為，添加 2%的碳纖維后復(fù)合材料的拉伸彈 性模量為 ，隨著碳纖維含量的增加，復(fù)合材料的拉伸彈性模量逐漸增大。 7. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 拉伸數(shù)據(jù)圖 圖 30%UHMWPE 不同含量碳纖維材料拉伸力學(xué)性能