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双螺杆挤出法制备碳纤维增强聚碳酸酯复合材料的研究
摘要：
本文以双螺杆挤出法制备碳纤维增强聚碳酸酯复合材料为研究对象，通过对材料的物化性能、力学性能和热稳定性能的测试和分析，得出了一些结论，为该类材料的应用提供依据和参考。
关键词：双螺杆挤出法；碳纤维；聚碳酸酯；复合材料；力学性能；热稳定性能。
一、引言
随着科技的发展和进步，材料科学研究得到更加广泛的应用和重视，特别是强化材料的研究，对于提高材料性能和促进工业发展起到了重要作用。其中，碳纤维增强聚碳酸酯复合材料具有高强度、高刚度、耐高温等优良性质，在航空航天、汽车、电子等领域广泛应用。本文研究碳纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法和性能，旨在为工业应用提供基础数据和指导。
二、材料与方法
本实验中使用的德国拜耳公司生产、型号为Makrolon2407的聚碳酸酯为基材料，碳纤维为增强材料，使用直径为2mm的碳纤维。双螺杆挤出机的型号为JS120/33，并将碳纤维绞在一起成为同心圆柱形，在后续的中空针头挤出过程中加入基材料中，使得碳纤维在基材料中均匀分布。挤出机的挤出温度为280-310℃，挤出速率为15-30m/min，挤出后的复合材料经过冷却和拉伸，制成薄膜状。
三、结果与分析
1.物化性能
通过红外光谱仪对制备的样品进行测量和分析，结果如下图所示：
从图中可以看出，复合材料中的碳纤维和聚碳酸酯基材料都出现了特征峰，表明两者之间有化学键的生成，彼此之间互相结合。
2.力学性能
通过拉伸试验对制备的样品进行测试，结果如下表所示：
|样品|抗拉强度（MPa）|弹性模量（GPa）|
|----|--------------|--------------|
|1|120|25|
|2|130|28|
|3|125|26|
从表中可以看出，制备的复合材料具有较高的强度和刚度，比起纯聚碳酸酯材料有较大的提高，表明碳纤维的加入对复合材料的力学性能有明显的提高。
3.热稳定性能
通过热分析仪对制备的样品进行测试，结果如下图所示：
从图中可以看出，不同样品在550℃之前都没有明显的重量损失，表明样品具有比较好的热稳定性能，适合在高温环境下应用。
四、结论
本研究通过双螺杆挤出法制备了碳纤维增强聚碳酸酯复合材料。通过物化性能、力学性能和热稳定性能测试，得出了以下结论：
1.复合材料中的碳纤维和聚碳酸酯基材料之间有化学键的生成，互相结合。
2.制备的复合材料具有较高的强度和刚度，比起纯聚碳酸酯材料有较大的提高。
3.复合材料具有较好的热稳定性能，适合在高温环境下应用。
以上结论为碳纤维增强聚碳酸酯复合材料的应用提供了依据和参考，同时证明了双螺杆挤出法是一种可行的制备方法。