【正文】 Figure electron micrograph tensile section由電鏡圖片可以看出經(jīng)1h硝酸處理的碳纖維與基體的結(jié)合強度不是很高，因為通過圖看出纖維在基體中又被抽出的現(xiàn)象，而4h和8h處理的無此現(xiàn)象。引用杜慧玲硝酸處理前后碳纖維表面的XPS分析碳纖維狀態(tài)結(jié)合能/eV面積/%元素/%未處理CON硝酸處理CON未經(jīng)處理碳纖維的XPS擬合峰曲線 硝酸處理后碳纖維的XPS擬合峰曲線 由表可以看出，纖維表面主要含有碳和氧元素，氮元素并不明顯。經(jīng)硝酸處理后，纖維表面的氧含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于處理前，提高了近5倍。，這主要是由于硝酸的強氧化性造成的。碳纖維經(jīng)硝酸處理后含氧官能團(tuán)大大增加，如羧基（）%%，其擬合峰明顯增強（圖中標(biāo)記3的官能團(tuán)）。這些極性較強的官能團(tuán)在很大程度上改善了碳纖維表面與基體的結(jié)合性能。此外羥基（圖中標(biāo)記! 的官能團(tuán)）的減少是由于有一部分該官能團(tuán)被氧化為羧基之故。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。在相同浸潤性和化學(xué)鍵的基礎(chǔ)上，表面積的增加能提高界面粘結(jié)性能，同時這些縱向分布的溝槽還加強了纖維和基體間的機械互鎖作用。在相同表面積的情況下引進(jìn)具有極性或反應(yīng)性的官能團(tuán)以及形成和樹脂起作用的中間層都能提高纖維與基體的結(jié)合能力。硝酸處理后的碳纖維既增加了碳纖維與基體的接觸面積又增加了極性較強的官能團(tuán)，此兩點是硝酸處理后界面作用力增強的主要原因。 碳纖維用量對復(fù)合材料性能的影響Table the material properties and fiber dosage纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）035710拉伸強度(MPa)1~2mm碳纖2~3mm碳纖拉伸模量(MPa)1~2mm碳纖2~3mm碳纖Figure tensile strength and fiber quality scoreFigure tensile elastic modulus and fiber quality score試驗結(jié)果，拉伸強度隨著碳纖維含量的增加分別在3%以前出現(xiàn)略微降低的現(xiàn)象，在碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時的1~２mm長度的CF/,%。2~3mm的CF/UPR在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，%。這主要是：一碳纖維的橫向強度很差，在碳纖維加入量少的時候，在基體樹脂中碳纖維縱向提高的拉伸強度不足以補償橫向碳纖維對樹脂強度的減弱，二是少量的碳纖維加入，在樹脂基體中形成了一定的缺陷，強度有所下降。而隨著含量的繼續(xù)增加，纖維承受了主要應(yīng)力使拉伸強度開始增加，但是在纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%時強度下降，碳纖維密度較小，在相同質(zhì)量下，體積較大，當(dāng)填充量大于10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時已經(jīng)由于黏度大出現(xiàn)很多氣泡，致使拉伸強度下降。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。同樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳纖維，碳纖維長度越短，黏度越小，即碳纖維長度越小所能加進(jìn)的碳纖維含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）越多。隨著基體內(nèi)纖維數(shù)量的增加，纖維承受了主要應(yīng)力，在纖維增強樹脂復(fù)合材料中，基體樹脂通過界面將應(yīng)力傳遞給高強度纖維，從而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能樹脂主要起傳遞應(yīng)力的作用，所以復(fù)合材料的模量提升幅度增大。 碳纖維取向與力學(xué)性能的關(guān)系 纖維長度與拉伸、沖擊性能Table fiber length and stretching, impact performance沖擊強度拉伸強度1~2mm長CF6~7mm長CFFigure mechanical strength and fiber length%的CF/UPR，不含碳纖維的沖擊強度為338J/m2,用1~2mm的碳纖維混入不飽和聚酯中雜亂分布、無取向，幾乎和不加碳纖維的一樣，但是用6~7mm的碳纖維在寬為10mm的模具中有沿拉伸方向取向的趨勢，%，拉伸強度有明顯提高，而沖擊強度下降到322J/m2。由此看出長纖維可以使沿纖維方向的力學(xué)性能提高而使沿纖維垂直方向的力學(xué)性能下降。但是短纖維增強不飽和聚酯復(fù)合材料的力學(xué)性能各個方向相同，所以短切纖維增強不飽和聚酯有利于實現(xiàn)材料的各向同性。1. 將碳纖維分別用濃硝酸（60%~65%）在室溫15℃下處理1h、4h、和8h，隨著碳纖維處理時間的延長，碳纖維表面形成的溝槽和微孔增多纖維，與不飽和聚酯樹脂基體的結(jié)合越好。各種力學(xué)性能（拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度）和拉伸模量及彎曲模量都相應(yīng)提高。，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。拉伸模量一直隨著碳纖維含量的增加而增加。，但是過長會使黏度升高，不利于澆鑄成型。，沿纖維取向方向的力學(xué)性能增強，與纖維垂直方向的力學(xué)性能下降，所以短切纖維增強材料可以實現(xiàn)各向同性。參考文獻(xiàn)[1] 杜慧玲 ,齊錦剛, 龐洪濤, 萬怡灶, 王玉林. , ,36(2):1618[2] 張文軍, 朱春宇. 不飽和聚酯樹脂改性研究進(jìn)展. 熱固性樹脂, 22(4): 4142[3] 于春清. 1994,(1):1823[4] 何宏偉, 李開喜. 熱塑性酚醛樹脂對碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料性能影響. （中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所中國科學(xué)院炭材料重點實驗室，太原030001）[5] 楊輝. 改性不飽和聚酯樹脂 （浙江大學(xué)無機材料研究所 ）[6] 唐克亞, 馮光炷, 尹國強. , , 40(2): 151155[7] 孫慕瑾 碳纖維表面處理（中國科學(xué)院化學(xué)研究所，北京100080）[8] 季春曉,劉禮華,曹文娟, 27(2): 5761[9] 許 芳, 36(4): 3941[10] 龍臥云,丁曉坤,楊曉華,林智群,任文輝,2006,42(10):495497[11] 張杰, 寧榮昌, 李紅, 齊大偉, 凌輝. ,18(3): 2125[12] 楊景鋒,王齊華,．高分子材料科學(xué)與工程，2005，2l(2):6—10[13] 馬婷婷，白樹林，羅瑞盈. 碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在水中老化后的力學(xué)性能與破壞機理.(北京大學(xué)工學(xué)院，力學(xué)與空天技術(shù)系，北京100871；北京航空航天大學(xué)理學(xué)院，物理系，北京100083)[14] 徐曉偉，呂建 ，韓俊華，王冰，. ,26(2):2326[15] 谷和平，蔣英，張競，李全步，黃培. 短切纖維增強環(huán)氧樹脂力學(xué)性能研究.(南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇南京210009)[16] 倪卓，單曉鳳，梁偉杰，欒嵐，.(深圳大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東深圳518060[17] [18] 王茂章，、[19]ChinHsing Chen,KungChin Hybrid Fibre (Glass/Carbons) Reinforced Unsaturated Polyester Composites: Mechanical and Thermal Properties 2005致謝本論文是在張保衛(wèi)副教授的指導(dǎo)下完成的。這篇論文傾注了我很多精力，用了我百分百的努力和認(rèn)真。我要真誠的感謝指導(dǎo)老師張保衛(wèi)的支持和諄諄教導(dǎo)，當(dāng)我在購買原料，實驗流程，論文撰寫等方面遇到困難的時候，張老師總是不厭其煩的指導(dǎo)我，直到我順利完成了這篇論文。在實驗過程中，我還得到了實驗老師李老師無私的幫助，她們指導(dǎo)我正確的使用實驗儀器，使我學(xué)到了更多實際操作方面的知識。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。在這一過程中也得到了許多同學(xué)的友情幫助，他們幫助我解決了很多實驗操作，數(shù)據(jù)整理和電腦編輯中的困難。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。 2 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)論文碳纖維增強不飽和聚酯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的研究082074207李青霞材料工程系學(xué)生姓名： 學(xué)號： 高分子材料與工程系 部： 張保衛(wèi)專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二零一二年六月