【正文】 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(shí)驗(yàn)操作，數(shù)據(jù)整理和電腦編輯中的困難。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。拉伸模量一直隨著碳纖維含量的增加而增加。但是短纖維增強(qiáng)不飽和聚酯復(fù)合材料的力學(xué)性能各個(gè)方向相同，所以短切纖維增強(qiáng)不飽和聚酯有利于實(shí)現(xiàn)材料的各向同性。同樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳纖維，碳纖維長(zhǎng)度越短，黏度越小，即碳纖維長(zhǎng)度越小所能加進(jìn)的碳纖維含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）越多。2~3mm的CF/UPR在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，%。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(shí)這些縱向分布的溝槽還加強(qiáng)了纖維和基體間的機(jī)械互鎖作用。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(qiáng)（圖中標(biāo)記3的官能團(tuán)）。 A..硝酸處理1h碳纖維圖片 Figure fiber electron micrograph 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(qiáng)度不是很高，因?yàn)橥ㄟ^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。彎曲撓度隨著碳纖維處理時(shí)間和碳纖維的加入撓度減小。(60%～65%)處理時(shí)間對(duì)性能的影響配方:不飽和聚酯：100 碳纖維:3(1～2mm) 引發(fā)劑： 促進(jìn)劑：本實(shí)驗(yàn)對(duì)碳纖維進(jìn)行1ｈ、4ｈ和8h的濃硝酸（60%～65%）表面處理，然后對(duì)處理后的CF/UPR復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。 不飽和聚酯樹脂固化過程溫度變化（試驗(yàn)配方，室溫25℃）：Table polyester curing process temperature changes時(shí)間/min0101518202227溫度/℃21222334115150151不飽和聚酯在15min出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，前15min聚合物的反應(yīng)緩慢，溫度基本沒有太大變化，15min以后交聯(lián)反應(yīng)速度迅速提升溫度迅速升高。用DSC測(cè)量不飽和聚酯在不同升溫速率的吸熱、放熱情況。將分別進(jìn)行了1h、4h和8h處理好的碳纖維每組分成兩部分分別剪成1~２mm和２~３mm按照配方稱取所需原料和試劑，按照：不飽和聚酯→碳纖維→引發(fā)劑→促進(jìn)劑 的加料順序加料，每加一樣藥品要攪拌均勻再加下一樣藥品。 Table test raw materials化學(xué)名稱（縮寫）生產(chǎn)廠家191不飽和聚酯（UPR）肥城德源化工有限公司2引發(fā)劑（50%過氧化環(huán)己酮的鄰苯二甲酸二丁酯糊）肥城德源化工有限公司2促進(jìn)劑（8%~10%萘酸鈷的苯乙烯溶液）肥城德源化工有限公司碳纖維（CF）中科院山西煤化研究所濃硝酸（60%~65%）西隴化工股份有限公司 Table experimental equipment設(shè)備型號(hào)生產(chǎn)廠家拉力試驗(yàn)機(jī)LJ500廣州試驗(yàn)儀器廠制造沖擊試驗(yàn)機(jī)XJJ5河北承德試驗(yàn)機(jī)廠數(shù)顯式液壓萬能試驗(yàn)機(jī)WES5長(zhǎng)春試驗(yàn)機(jī)廠烘箱DHG9030A上海一恒科技有限公司掃描電鏡KYKYEM3800北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限公司 ：Table test formula原料和試劑質(zhì)量份不飽和聚酯(UPR)1002引發(fā)劑2促進(jìn)劑碳纖維(CF)變量 2引發(fā)劑：50%的過氧化環(huán)己酮的鄰苯二甲酸二丁酯糊 2促進(jìn)劑：8%~10%萘酸鈷的苯乙烯溶液用玻璃紙做成一次性的小模具,拉伸樣條做成長(zhǎng)為12mm寬為10mm厚為4mm，沖擊樣條做成長(zhǎng)8mm寬10mm厚4mm。但由于碳纖維表面的官能團(tuán)數(shù)量及種類較少, 只用偶聯(lián)劑處理的效果往往不太理想。這樣偶聯(lián)劑就在樹脂與碳纖維表面起到一個(gè)化學(xué)媒介的作用, 將二者牢固地連在一起, 從而達(dá)到提高界面強(qiáng)度的目的。發(fā)現(xiàn)經(jīng)電聚合處理之后的碳纖維單絲的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、以及斷裂伸長(zhǎng)率都有明顯提高, 復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度有了大幅度提高, 沖擊強(qiáng)度也有明顯改善。? 電聚合法電聚合法是在電場(chǎng)力的作用下使含有活性基團(tuán)的單體在碳纖維的表面聚合成膜, 以改善其表面形態(tài)和組成。 另一種方法是先用喹啉溶液處理碳纖維, 經(jīng)干燥后在1600℃下裂解, 所得到的復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度可提高2~７倍。由于增加了大量的含氧官能團(tuán)和含氮官能團(tuán), 提高了碳纖維與基體材料的浸潤性和反應(yīng)性, 有利于改善碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能, 因此, 它是目前最具有實(shí)用價(jià)值的方法之一。石墨板具有良好的導(dǎo)電性能和耐腐蝕性, 在工業(yè)化生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。它是以碳纖維作為陽極而浸在電解質(zhì)溶液中的碳電極充當(dāng)陰極, 電解液中含氧陰離子在電場(chǎng)作用下向碳纖維移動(dòng), 在其表面放電生成新生態(tài)氧, 繼而使其氧化, 生成羥基、羧基、羰基等含氧官能團(tuán), 同時(shí)碳纖維也會(huì)受到一定程度的刻蝕, 產(chǎn)生了孔洞和溝槽,形成一定的粗糙度, 從而增加了纖維與基體間的機(jī)械鍥合作用。他們同時(shí)將液相氧化與熱空氣氧化處理作了比較, 發(fā)現(xiàn)熱空氣氧化處理的纖維表面含氧基團(tuán)明顯較少,不利于提高樹脂與纖維間的界面結(jié)合。? 液相氧化法液相氧化法主要是將碳纖維浸入到某種氧化性溶液中, 通過氧化劑來氧化刻蝕碳纖維表面。氣相氧化法設(shè)備簡(jiǎn)單, 反應(yīng)時(shí)間短, 易和碳纖維工業(yè)生產(chǎn)線銜接, 實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理。目前表面處理改性的方法可以分為氧化法及非氧化法兩大類。（4）碳化。（2）紡絲。兩者在結(jié)構(gòu)和性能上的差別主要取決于瀝青原料的組成。當(dāng)纖維和樹脂界面粘結(jié)較差時(shí)，纖維被拉出，負(fù)荷不能傳遞，形成剪切破壞，未進(jìn)行表面處理的高模纖維常常是這種類型的破壞，此時(shí)復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度與基體的力學(xué)性能無關(guān)。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。Figure carbon fiber microstructure目前應(yīng)用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。隨著溫度的升高，原纖沿纖維軸取向排列。微晶是碳纖維微結(jié)構(gòu)的基本單元。以瀝青纖維為原料時(shí)，炭化得率高達(dá)80～90％，成本最低，是正在發(fā)展的品種。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。按狀態(tài)分為長(zhǎng)絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。通常的做法是通過對(duì)纖維的表面進(jìn)行處理提高與其樹脂的結(jié)合力，但是如果結(jié)合力過大會(huì)造成復(fù)合材料過脆易碎。具有十分優(yōu)異的力學(xué)性能。Table unsaturated polyester formula通用191不飽和聚酯樹脂配方原料名稱分子量摩爾比投料量（㎏）重量比（%）丙二醇（PG）順酐（MA）苯酐（PA）石蠟對(duì)苯二酚續(xù)表UA9理論縮水量聚酯產(chǎn)量苯乙烯（ST）樹脂產(chǎn)量 生產(chǎn)工藝流程介紹(1) 工藝流程如圖。 191不飽和聚酯的合成191聚酯樹脂是較典型的通用型樹脂。該階段中，樹脂既不溶解也不熔融。 （2）硬化階段（B階段）：從樹脂凝膠以后算起，直到變成具有足夠硬度，達(dá)到基本不粘手狀態(tài)的階段。 值得注意的是，在聚酯分子結(jié)構(gòu)中有反式雙鍵存在時(shí)，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(xiàng)性能。鏈轉(zhuǎn)移——一個(gè)增長(zhǎng)著的大的游離基能與其他分子，如溶劑分子或抑制劑發(fā)生作用，使原來的活性鏈消失成為穩(wěn)定的大分子，同時(shí)原來不活潑的分子變?yōu)橛坞x基。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。不飽和聚酯產(chǎn)業(yè)化前景:隨著我國不飽和聚酯樹脂的應(yīng)用范圍的擴(kuò)展， 目前，不飽和聚酯樹脂(簡(jiǎn)稱UPR)的生產(chǎn)已有相當(dāng)規(guī)模，隨著不飽和聚酯樹脂產(chǎn)量與品種的不斷提高與增加，不飽和聚酯樹脂制品已滲入到國民經(jīng)濟(jì)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。另外，利用聚酯切片下腳聚對(duì)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。玻璃鋼冷卻塔是常盛不衰的產(chǎn)品。 去年我國增強(qiáng)用不飽和聚酯樹脂的用量也已達(dá)到26萬噸。 不飽和聚酯樹脂是熱固性樹脂的主要品種之一，應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通以及運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。我國玻璃鋼市場(chǎng)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