【正文】 25 展望 由于時間的限制性，本文只是對于碳纖維 /超高分子量聚乙烯復合材料的性能做了簡單的評價，在今后的日子中希望可以繼續(xù)完成這項試驗。 （ 3）當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的 60%時，隨著碳纖維含量在復合材料里逐漸增大，拉斷和壓斷復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合材料的 50%時所需的力大。 24 結論 （ 1）在超高分子量聚乙烯中添加 碳纖維進行共混可以明顯提高復合材料的力學性能。 （ 2）當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的 60%時，隨著碳纖維含量在復合材料里逐漸增大，壓斷復合材料需要的力也越來越大，但沒有 UPE 含量占復合材料的 50%時所需的力大。 7. 試驗數(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性能 21 圖 40%UHMWPE 不同含量碳纖維材料拉伸力學性能 圖 50%UHMWPE 不同含量碳纖維材料拉伸力學性能 圖 60%UHMWPE 不同含量碳纖維材料 拉伸力學性能 綜合分析 圖 ， 圖 ， 圖 ， 圖 ，我們可以發(fā)現(xiàn)： （ 1）隨著碳纖維含量在復合材料里逐漸增大，拉斷復合材料需要的力越來越大，即復合材料的抗拉斷能力明顯增強； （ 2）當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的 60%時，隨著碳纖維含量在復合材料里逐漸增大，拉斷復合材料需要的力也越來越大，但沒有 UPE 含量占復合材料的 50%時所需的力大； （ 3）當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的 50%時，碳纖維含量占復合材料的 2%時，拉斷復合材料所需要的力最大，復合材料的抗拉斷性能達到最優(yōu) 。 當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的 50%時：不加碳纖維時的復合材料抗彎彈性模量為 ,添加 1%的碳纖維后復合材料的抗彎彈性模量為，添加 2%的碳纖維后復合材料的抗彎彈性模量 ，隨著碳纖維含量的增加，復合材料的抗彎彈性模量逐漸增大。 綜合分析圖 ，圖 ，我們發(fā)現(xiàn)： 當超高分子量聚乙烯含量占復合材 料的 30%時：不加碳纖維時的復合材料彎彈性模量為 ,添加 1%的碳纖維后復合材料的抗彎彈性模量為，添加 2%的碳纖維后復合材料的抗彎彈性模量 ，隨著碳纖維含量的增加，復合材料的抗彎彈性模量逐漸增大。 當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的 50%時：不加碳纖維時的復合材料拉伸彈性模量為 ,添加 1%的碳纖維后復合材料的拉伸彈性模 量為，添加 2%的碳纖維后復合材料的拉伸彈性模量為 ，隨著碳纖維含量的增加，復合材料的拉伸彈性模量逐漸增大。 6. 試驗小結 （ 1）綜合分析圖 ，圖 ，我們發(fā)現(xiàn)： 當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的 30%時：不加碳纖維時的復合材料拉伸彈性模量為 ,添加 1%的碳纖維后復合材料的拉伸彈性模量為，添加 2%的碳纖維后復合材料的拉伸彈 性模量為 ，隨著碳纖維含量的增加，復合材料的拉伸彈性模量逐漸增大。但當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例超過 50%時，隨著超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例逐漸增加，復合材料的抗彎彈性模量逐漸減小。當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例為 50%時，復合材料的拉伸彈性模量達到最大。 5. 添加 2%碳纖維時對超高分子量聚乙烯材料性能的影響 試驗準備 試驗材料 試驗材料有超高分子量聚乙烯，木粉，偶聯(lián)劑 P908， 5mm 碳纖維 試驗設備 同 試驗過程 超高分子量材料的制備 本次試驗共配置四 種添加 2%5mm碳纖維超高分子量聚乙烯 /木粉材料： 表 木粉和 UHMWPE配方及含量： 配 方 UHMWPE 木 粉 偶聯(lián)劑 5mm碳纖維 1 30% 65% 3% 2% 2 40% 55% 3% 2% 3 50% 45% 3% 2% 4 60% 35% 3% 2% 拉伸性能的測 定 同 18 抗彎性能的測定 同 試驗結果與分析 試驗結果 （ 1）拉伸性能 圖 添 加 2%碳纖維時各種含量 UHMWPE復合材料拉伸彈性模量 （ 2）抗彎性能 圖 添 加 2%碳纖維時各種含量 UHMWPE復合材料抗彎彈性模量 結果分析 觀察圖 ，我們可以得知：復合材料里添加 2%碳纖維時，當超高分子量聚乙烯含量占復 合材料的比例不超過 50%時，隨著超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例逐漸增加，復合材料的拉伸彈性模量逐漸增大。但 當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例超過 50%時，隨著超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例逐漸增加，復合材料的抗彎彈性模量逐漸減小。當超高分子量聚乙烯含量 17 占復合材料的比例為 50%時，復合材料的拉伸彈性模量達到最大。 4. 添加 1%碳纖維時對超高分子量聚乙烯材料性能的影響 試驗準備 試驗材料 試驗材料有超高分子量聚乙烯，木粉，偶聯(lián)劑， 5mm 碳纖維 試驗設備 同 試驗過程 超高分子量材料的制備 本次試驗共配置四種添加 1%5mm碳纖維超高分子量聚乙烯 /木粉材料： 表 木粉和 UHMWPE配方及含量： 配方 UHMWPE 木粉 偶聯(lián)劑 5mm碳纖維 1 30% 66% 3% 1% 2 40% 56% 3% 1% 3 50% 46% 3% 1% 4 60% 36% 3% 1% 拉伸性能的測定 同 抗彎性能的測定 16 同 試驗結果與分析 試驗結果 （ 1）拉伸性能 圖 添 加 1%碳纖維時各種含量 UHMWPE復合材料拉伸彈性模量 （ 2）抗彎性能 圖 添 加 1%碳纖維時各種含量 UHMWPE復合材料抗彎彈性模量 結果分析 （ 1）觀察圖 ，我們可以得知：復合材料里添加 1%碳纖維時，當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例不超過 50%時，隨著超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例逐漸增加，復合材料的拉伸彈性模量逐漸增大。但當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例超過 50%時，隨著超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例逐漸增加，復合材料的抗彎彈性模量逐漸減小。當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例為 50%時，復合材料的拉伸彈性模量達到最大。 觀察圖 ，我們可以得知：復合材料里不加碳纖維時，當超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例不超過 50%時，隨著超高分子量聚乙烯含量占復合材料的比例逐漸增加，復合材料的拉伸彈性模量逐漸增大。而且應力與應變成比列關系，其斜率可以表示為 E=σ /ε，稱為彈性模量。經(jīng)計算，需調(diào)節(jié)試驗儀器的跨度為 27mm,然后量取待測試樣的寬度和厚度，輸入連接力學試驗機的電腦，試驗開始，電腦軟件會自動生成該試樣應力和應變的圖形，然后點擊自動生成報告，每個試樣做三組數(shù)據(jù)，以保證試驗數(shù)據(jù)的準確。 抗彎性能的測定 深圳新三思萬能力學試驗機。 試驗過程 超高分子量材料的制備 （ 1）本次試驗共配置四種不同配比木粉和超高分子量聚乙烯復合材料： 12 表 木粉和 UHMWPE配方及含量 配 方 UHMWPE 木粉 偶聯(lián)劑 1 30% 67% 3% 2 40% 57% 3% 3 50% 47% 3% 4 60% 37% 3% （ 2) 綜合考慮試驗儀器等其它因素，選取配方總含量為 5g，然后計算各配方成分含量； （ 3) 按照各配方成份的含量用電子天平精確稱取以上物質(zhì)，共混于粉碎機 里，讓其進行充分攪拌，約三分鐘即可； （ 4）設定 MiniLab儀器的試驗參數(shù)，點擊開始測量圖標，開始試驗，此 時馬達開始運轉，軟件進行數(shù)據(jù)采集，將上述經(jīng)過均質(zhì)后的被測樣品用手動加料器慢慢加入試樣，大約 10分鐘后，機器自 動停止，保存試驗數(shù)據(jù)，打開試驗儀器，取出制品，同時將儀器雙螺桿上的物料也取下和上述制品一并放入標記好的試樣袋里，制品樣圖如圖 ； 圖 圖 （ 5） 將上述樣品放入均質(zhì)機里，約三分鐘后，試樣被弄成我們需要進行下一步試驗的狀態(tài)； （ 6）將上述試樣置于兩壓板之間后，放入平板熱壓機，壓力不超過 180Mpa，時間設定為 5min，時間到了后，取出壓成板狀的試樣，制品樣圖如圖 所示； （ 7）將上述制品冷卻一段時間后放在壓片機上，先放條狀的壓頭，調(diào)整好位置，然后慢慢加壓，直到壓出所需的試樣，上述壓成的一塊板可以壓出六條條狀的試樣，制品樣圖如圖 所示； 13 圖 圖 （ 8）上述壓出的六條條狀試樣，取出其中的三條，再選用啞鈴狀的壓頭，調(diào)整好位置，然后慢慢加壓，壓出啞鈴狀的試樣，制品樣圖如圖 ； （ 9）至此，每個 配方都做出了三條條狀的試樣，三條啞鈴狀的試樣，用于拉伸和抗彎力學性能的測試。 實驗方法簡述 選用高強度碳纖維作為增強材料，超高分子量聚乙烯為基體，制備 占試樣總含量 1%和 2%的碳纖維試樣，并對其 抗彎性能和拉伸性能 進行測定 和比較分析 ，研究碳纖維含量對復合材料性能的影響及碳纖維在復合材料中所起的作用 ，從而得出結論。 常用的填料有二氧化硅 ,碳黑 ,三氧化鋁 , 玻璃纖維 ,碳纖維 ,PTFE 等。就有必要對它進行改性。 （ 5）其他填料改性 10 雖然超高分子量聚乙烯具有綜合的優(yōu)異性能 ,但是仍有其不足之處 ,比如 , 表面硬度低 ,耐高溫性能以及抗磨粒磨損性能差等缺陷。 （ 4）超高分子量聚乙烯的自增強 在超高分子量聚乙烯基體中加 入超高分子量聚乙烯纖維，由于基體和纖維具有相同的化學特征，因此化學相容性好，兩組份的界面結合力強，從而可獲得機械性能優(yōu)良的復合材料。其中脂肪族碳氫化合物有：碳原子數(shù)在 22以上的 n鏈烷烴及以其作主成分的低級烷烴混合物；石油分裂精制得到的石蠟等。 （ 2）流動改進劑改性 流動改進劑促進了長鏈分子的解纏，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性。為使超高分子量聚乙烯共混體系的力學性能維持在一較高水平，一個有效的補償辦法是加入 PE成核劑，如苯甲酸 、苯甲酸鹽、硬脂酸鹽、己二酸鹽等，可以借 PE結晶度的提高，球晶尺寸的微細均化而起到強化作用，從而有效阻止機械性能的下降。 改性方法 （ 1）與低、中分子量 PE共混 超高分子量聚乙烯與分子量低的 LDPE(分子量 1000～ 20xx0，以 5000～120xx為最佳 )共混可使其成型加工性獲得顯著改善，但 同時會使拉伸強度、撓曲彈性等力學性能有所下降。共混所用的第二組份主要是指低熔點、低粘度樹脂，有 LDPE、 HDPE、 PP、聚酯等，其中使用較多的是中分子量 PE(分子量 40萬～ 60萬 )和低分子量 PE(分子量40萬 )。 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 ,提高了其加工流動性 ,可以達到增韌、增強、提高耐熱以及抗磨損的性能。 （ 8) 不粘性 超高分子量聚乙烯表面自由純特別低 ,其抗黏附著力僅次于聚四氟乙烯 ,因而制品表面與其他材料不易粘附 ,不結垢。除了氧化性酸溶液外 ,在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐多種酸、堿、鹽類溶液的腐蝕。 （ 5）耐低溫性 超高分子量聚乙烯具有非常優(yōu)良的耐低溫性能 ,是所有塑料中最佳的 ,即使在液氮溫度 (2