【正文】 modulus and fiber processing time relationship curve 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9340345350355360365370375沖擊強(qiáng)度（J/m2）纖維處理時(shí)間 （ h ）沖擊強(qiáng)度 圖 沖擊強(qiáng)度與碳纖維處理時(shí)間的關(guān)系曲線 Figure impact strength and carbon fiber processing time relationship curve 纖維質(zhì)量比相同（ 3%）的 CF/UPR 復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度隨著碳纖維處理時(shí)間的增長(zhǎng)而略有提 高，濃硝酸 4 小時(shí)處理后的拉伸強(qiáng)度比 1 小時(shí)處理后拉伸強(qiáng)度的升高了%，而碳纖維 8 小時(shí)濃硝酸處理后的拉伸強(qiáng)度比一小時(shí)的提升了 %；拉伸彈性模量隨著纖維處理時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)， 4 小時(shí)比 1 小時(shí)處理后拉伸彈性模量提高了%， 8小時(shí)比 1小時(shí)處理的升高了 %；拉伸斷裂伸長(zhǎng)率隨纖維表面的處理程度略有降低， 4 小時(shí)比 1 小時(shí)的降低了 %,8 小時(shí)處理比 1h 的降低了 %；而沖擊強(qiáng)度隨纖維的處理程度的增加而有所提高， 4 小時(shí)處理的比 1 小時(shí)處理的提高了%， 8小時(shí)比 1小時(shí)的提高了 %。 4 小時(shí)比 1 小時(shí)處理的彎曲模量增加 %， 8小時(shí)處理的比 1 小時(shí)處理的增加了 %但是一小時(shí)處理的碳纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯的彎曲強(qiáng)度降低，可能是由于碳纖維有拔出現(xiàn)象或纖維與基體之間的粘結(jié)力不強(qiáng)形成缺陷。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 表 Table bending strength and fiber to the processing time 試樣 無(wú)碳纖 1h硝酸處理碳纖 4h硝酸處理碳纖 8小時(shí)硝酸處理碳纖 彎曲強(qiáng)度（ MPa） 彎曲模量 (MPa) 試樣規(guī)定撓度（ mm） 無(wú)碳纖 1 4 84 1 .54 2 .04 2 .54 3 .04 3 .54 4 .04 4 .5彎曲強(qiáng)度（MPa）纖維處理時(shí)間 （ h ） 彎曲強(qiáng)度 圖 彎曲強(qiáng)度和纖維處理時(shí)間 Figure bending strength and the fiber processing time 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 23 無(wú)碳纖 1 4 8352354356358360362364366彎曲模量（MPa）纖維處理時(shí)間 （ h ） 彎曲模量 圖 彎曲模量和纖維處理時(shí)間 Figure bending modulus and fiber processing time 無(wú)纖維 1 4 84 .14 .24 .34 .44 .54 .64 .74 .8彎曲撓度（mm）纖維處理時(shí)間 （ h ）彎曲撓 度 圖 Figure bending flexibility and fiber processing time 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 24 由掃描電鏡照片圖可見，硝酸處理后的碳纖維表面被氧化刻蝕形成溝槽或微孔，而且碳纖維表面的刻蝕情況隨著處理時(shí)間增長(zhǎng)而嚴(yán)重。所以隨著纖維處理時(shí)間 的提高碳纖維和基體的物理作用力增強(qiáng)。 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 C O N 硝酸處理 C O N 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。而碳含量從原來(lái)的 下太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 27 降到 ，這主要是由于硝酸的強(qiáng)氧化性造成的。這些極性較強(qiáng)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。 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。 碳纖維用量對(duì)復(fù)合材料性能的影響 表 Table the material properties and fiber dosage 纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ %） 0 3 5 7 10 拉伸強(qiáng)度(MPa) 1~2mm碳纖 2~3mm碳纖 拉伸模量(MPa) 1~2mm碳纖 2~3mm碳纖 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 28 0 2 4 6 8 102829303132333435363738拉伸強(qiáng)度（MPa）纖維質(zhì) 量分?jǐn)?shù)（ % ）2 ~3m m 碳纖1 ~2m m 碳纖 圖 拉伸強(qiáng)度與纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù) Figure tensile strength and fiber quality score 0 2 4 6 8 10740760780800820840860拉伸彈性模量（MPa）纖維質(zhì) 量分?jǐn)?shù)（ % ）2 ~3m m 碳纖1 ~2m m 碳纖 圖 伸彈性模量與纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù) Figure tensile elastic modulus and fiber quality score 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 29 試驗(yàn)結(jié)果，拉伸強(qiáng)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(shí)的 1~２ mm 長(zhǎng)度的 CF/UPR 的拉伸強(qiáng)度為 ,比不加碳纖維的強(qiáng)度降低 %。這主要是：一碳纖維的橫向強(qiáng)度很差，在碳纖維加入量少的時(shí)候，在基體樹脂中碳纖維縱 向提高的拉伸強(qiáng)度不足以補(bǔ)償橫向碳纖維對(duì)樹脂強(qiáng)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(qiáng)度有所下降。所以碳纖維的含量會(huì)由于黏度的過(guò)高而受到限制，不適合澆鑄成型。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(qiáng)樹脂復(fù)合材料中，基體樹脂通過(guò)界面將應(yīng)力傳遞給高強(qiáng)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。由此看出長(zhǎng)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。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 31 （ 60%~65%）在室溫 15℃下處理 1h、 4h、和 8h，隨著碳纖維處理時(shí)間的延長(zhǎng)，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。 ，在前一階段隨著碳纖維含量的增加拉伸強(qiáng)度略有下降，過(guò)后則隨碳纖維含量的增加而 增加。 ，但是過(guò)長(zhǎng)會(huì)使黏度升高，不利于澆鑄成型。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 32 參考文獻(xiàn) [1] 杜慧玲 ,齊錦剛 , 龐洪濤 , 萬(wàn)怡灶 , 王玉林 . 表面處理對(duì)碳纖維增強(qiáng)聚乳酸材料界面性能的影響 .材料保護(hù) , ,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 . 不飽和聚醋樹脂生產(chǎn)工藝分析 .玻璃鋼復(fù)合材抖 1994,(1):1823 [4] 何宏偉 , 李開喜 . 熱塑性酚醛樹脂對(duì)碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料性能影響 . （中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所中國(guó)科學(xué)院炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030001） [5] 楊輝 . 改性不飽和聚酯樹脂 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