碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究.ppt

.绪论本文的研究意义

本文研究在环氧树脂的基体中加入碳纤维，利用碳纤维良好的性能来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工艺。观察碳纤维、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。观察碳纤维/改性碳纤维/环氧树脂基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。
实验内容实验过程
1、环氧树脂样品的制备
（1）用天平和烧杯称量一定量的环氧树脂，用一定量分散剂稀释备用。
（2）用烧杯称量所需质量的固化剂（质量分数分别为20wt%、25wt%、30wt%、35wt%），倒入环氧树脂烧杯中，均匀搅拌混合样品，常温下固化制得环氧树脂样品。
2、碳纤维/环氧树脂样品制备：
（1）称取所需质量的碳纤维备用，碳纤维含量分别为5vol%、10vol%、15vol%、20vol%。将碳纤维在丙酮溶液中超声分散。
（2）称取一定量的环氧树脂，并称取所需要的固化剂质量。
（3）将超声分散好的碳纤维加入用分散剂稀释好的环氧树脂中，用玻璃棒充分搅拌，动作幅度要小，避免能产生气泡，搅拌均匀后，加入固化剂。倒入模具中常温固化，便于测试其力学性能。3、加入改性碳纤维的环氧树脂样品的制备：
（1）将碳纤维放置在箱式电阻炉中于在400℃下氧化处理30min，冷却到室温后备用。将碳纤维放置在偶联剂（即KH550）丙酮溶液中改性处理，偶联剂的质量分数分别为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%。
（2）用称重器和烧杯称量所需要质量的分散剂与固化剂。
（3）将一定量的环氧树脂与分散剂混合，然后加入超声分散好的改性碳纤维，最后加入一定量的固化剂常温等待其固化，将制备好的样品进行力学性能测试。

固化剂含量对环氧树脂复合材料力学性能的影响
碳纤维含量对碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响
碳纤维的原始形貌照片
图5改性碳纤维含量对改性碳纤维/环氧树脂材料抗压强度的影响

偶联剂含量对环氧树脂复合材料力学性能的影响
弯曲断口形貌
高温稳定性曲线耐磨性能分析
图17改性碳纤维/环氧树脂材料在20N载荷下不同滑行时间下的磨损量实验结论（3）纯环氧树脂材料在120℃发生变形，在220℃变形量达到0.85%，改性碳纤维/环氧树脂复合材料在160℃未发生明显变形，在220℃变形量仅为0.58%，这表明改性碳纤维/环氧树脂复合材料的高温尺寸稳定性好。
（4）摩擦磨损实验表明：随着摩擦时间和外加载荷的增加，所有环氧树脂及其复合材料的磨损量都增加。在加载为20N，摩擦60min后，纯环氧树脂的磨损量是10.3mg，碳纤维/环氧树脂的磨损量是6.2mg，改性碳纤维/环氧树脂的磨损量是2.7mg。这表明在相同载荷下，改性碳纤维/环氧树脂复合材料具有最小的质量损失，其耐磨性最好。
致谢