碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究ppt课件

碳纤维/环氧树脂复合材料的制备与性能研究，级别：材料141名：刘树宣专业：材料科学与工程指导师：景媛，1，2，绪论，环氧树脂特性环氧树脂通常具有2个以上环氧基团，是与固化剂反应形成三维网状结构的热固性材料。 环氧树脂固化后，不仅热性能、机械性能和电气性能优异，而且具有突出的尺寸稳定性、耐化学药品性、耐湿热性和耐腐蚀性，广泛应用于表面涂料、结构粘合剂、印刷线路板、电子绝缘材料和先进复合材料等。 3、本文的研究意义本文研究在环氧树脂基质中加入碳纤维，利用碳纤维的良好性能提高环氧树脂材料的强度和韧性，本文主要研究碳纤维/环氧树脂基复合材料的固化技术。 观察了碳纤维、改性碳纤维、固化剂含量对碳纤维环氧树脂基复合材料压缩、弯曲的影响. 观察了碳纤维/改性碳纤维/环氧树脂系复合材料在高温时的尺寸稳定性。 研究碳纤维/改性碳纤维/环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能。 4、实验内容、实验原料环氧树脂、环氧树脂固化剂、偶联剂、碳纤维、改性碳纤维的实验所需的设备干燥壳体、电子天平、环摩擦试验机、电子万能试验机、体式显微镜、5、实验过程1、环氧树脂试样的制备(1)用天平和烧杯称量一定量的环氧树脂，用一定量的分散剂稀释准备(2)用烧杯称量必要质量的固化剂(质量分数分别为20wt%、25wt%、30wt%、35wt% )，放入环氧树脂烧杯中，均匀搅拌混合样品，在常温下使其固化，制作了环氧树脂样品。 2、碳纤维/环氧树脂样品制备： (1)取所需质量的碳纤维进行预备，碳纤维含量分别为5vol%、10vol%、15vol%、20vol%。 将碳纤维超声波分散在丙酮溶液中。 (2)取一定量的环氧树脂，取所需固化剂的质量。 (3)将用超声波分散的碳纤维加入用分散剂稀释的环氧树脂中，用玻璃棒充分搅拌，减小动作幅度，不产生气泡，均匀搅拌后加入固化剂。 放入模具常温固化，易于测试其力学性能。 6、3、加入改性碳纤维的环氧树脂样品的制备： (1)将碳纤维放入箱型电阻炉中，在400下进行30min氧化处理，冷却至室温后备用。 将碳纤维放入偶联剂(KH550 )丙酮溶液中进行改性处理，偶联剂的质量分数分别为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt% . (2)用称量器和烧杯称量所需质量的分散剂和固化剂。 (3)将一定量的环氧树脂和分散剂混合，加入超声波分散的改性碳纤维，最后加入一定量的固化剂，在常温下等待固化，对制备的样品进行力学性能试验。7、固化剂含量对环氧树脂复合材料力学性能的影响、图1的固化剂含量对纯环氧树脂抗压强度的影响、图2的固化剂含量对纯环氧树脂弯曲强度的影响、实验数据曲线、8、碳纤维含量对碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响、图3的碳纤维含量对碳纤维/对环氧树脂复合材料抗压强度的影响图4的碳纤维含量对碳纤维/环氧树脂复合材料的弯曲强度的影响、9、碳纤维的原始形态照片、氧化后的碳纤维的形态照片、10、图5的改性碳纤维含量对改性碳纤维/环氧树脂材料的抗压强度的影响， 图6改性碳纤维含量对改性碳纤维/环氧树脂材料的弯曲强度的影响、改性碳纤维含量对碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能的影响、11偶联剂含量对环氧树脂复合材料的力学性能的影响、图7的偶联剂含量对抗压强度的影响， 图8偶联剂含量对弯曲强度的影响、12、弯曲断裂形态、改性碳纤维/环氧树脂弯曲断裂的宏观形态、碳纤维/环氧树脂弯曲断裂的宏观形态、环氧树脂弯曲断裂的宏观形态、13、高温稳定性曲线、图9的纯环氧树脂在不同温度下的变形率图10的碳纤维/环氧树脂在不同温度下变形率、图11的改性碳纤维/环氧树脂在不同温度下的变形率、14、耐磨损性能分析、图14的改性碳纤维/环氧树脂材料在10N载荷下的不同滑行时间下的变形率、图13的碳纤维/环氧树脂材料在10N载荷下的不同滑动时间下的变形率图12的纯环氧树脂材料在10N载荷下的滑动时间下的变形率、15、图17的改性碳纤维/环氧树脂材料在20N载荷下的滑动时间下的磨损量、图16的碳纤维/环氧树脂材料在20N载荷下的滑动时间下的磨损量， 以图15的纯环氧树脂材料在20N负荷下滑动时间的磨损量、16、实验结论、环氧树脂、固化剂、碳纤维、改性碳纤维、偶联剂为主原料，通过常温固化的方法制造了力学性能优异的碳纤维/环氧树脂复合材料。 实验结果表明： (1)低温氧化预处理碳纤维表面，增加碳纤维表面粗糙度和比表面积，提高碳纤维与环氧树脂基体界面结合力. (2)随着固化剂、碳纤维、改性碳纤维、偶联剂含量的增加，出现环氧树脂及其复合材料的力学性能先增加后降低的现象，固化剂含量为30wt%时，偶联剂含量为1wt%，改性碳纤维含量为15vol%时，改性碳纤维/环氧树脂复合材料的抗压强度和抗弯强度分别为118.6MPa和106.8MPa，比纯树脂基体提高了74.9%和102.6%。 17、(3)纯环氧树脂材料在120下变形，在220下变形量达到0.85%，改性碳纤维/环氧树脂复合材料在160下不显着变形，在220下变形量仅为0.58%，表明改性碳纤维/环氧树脂复合材料的高温尺寸稳定性良好。 (4)摩擦磨损实验表明，所有环氧树脂及其复合材料的磨损量随摩擦时间和施加载荷的增加而增加。 负荷20N、摩擦60min后的纯环氧树脂的磨损量为10.3mg，碳纤