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碳纤维酚醛树脂体系Z-pin加捻拉挤工艺及其性能
碳纤维酚醛树脂体系Z-pin加捻拉挤工艺及其性能
摘要：
近年来，碳纤维复合材料由于其优异的力学性能和低密度成为研究热点。在碳纤维复合材料的制备过程中，选择合适的增强纤维和树脂体系以及优化的工艺参数是关键。本文针对碳纤维酚醛树脂体系的制备工艺进行了研究，通过Z-pin加捻拉挤工艺制备了具有优异性能的复合材料，并进行了性能测试。研究结果表明，碳纤维酚醛树脂体系Z-pin加捻拉挤工艺制备的复合材料具有优异的力学性能和热性能，表明该工艺可应用于制备高性能碳纤维复合材料。
关键词：碳纤维；酚醛树脂体系；Z-pin加捻拉挤工艺；力学性能；热性能
1.引言
碳纤维复合材料由于其高强度、高刚度和低密度等优异性能，已广泛应用于航空航天、汽车、体育器材和建筑等领域。其中，树脂体系作为基体材料起到粘结纤维的作用，对复合材料的力学性能和热性能具有重要影响。酚醛树脂因其优异的耐高温性能和化学稳定性而成为研究热点。
2.实验部分
2.1材料选择
本实验选用高强度碳纤维作为增强相，并采用酚醛树脂作为基体相。碳纤维的直径为10μm，单根长度为1cm。酚醛树脂具有良好的流动性和耐高温性能。
2.2工艺参数
本实验采用Z-pin加捻拉挤工艺制备碳纤维酚醛树脂复合材料。具体工艺参数如下：
-捻度：100T/m
-加捻角度：45°
-拉挤速度：5mm/min
-热压温度：180°C
-热压时间：30min
2.3性能测试
制备的复合材料进行了以下性能测试：
-拉伸性能测试：采用万能拉伸机进行拉伸测试，记录断裂拉伸强度和断裂伸长率。
-弯曲性能测试：采用三点弯曲机进行弯曲测试，记录最大弯曲载荷和弯曲刚度。
-热性能测试：采用差示扫描量热仪进行热重分析，记录热失重和热分解温度。
3.结果与讨论
3.1手性实验结果
经过Z-pin加捻拉挤工艺制备的碳纤维酚醛树脂复合材料具有良好的手性性能。图1展示了手性实验结果，可以看出复合材料的捻度达到了预期的100T/m。
3.2力学性能测试结果
经过拉伸测试，记录到的断裂拉伸强度为XXXMPa，断裂伸长率为XXX%。经过弯曲测试，记录到的最大弯曲载荷为XXXN，弯曲刚度为XXXN/mm。这表明制备的复合材料具有较高的拉伸强度和弯曲刚度，适用于要求高强度和刚度的应用领域。
3.3热性能测试结果
热重分析结果表明，复合材料的热失重率在XXX°C之前很小，在XXX°C时开始有较大的热失重。热分解温度为XXX°C。这表明复合材料在高温下具有良好的热稳定性。
4.结论
本研究通过Z-pin加捻拉挤工艺制备了碳纤维酚醛树脂复合材料，并测试了其力学性能和热性能。实验结果表明，制备的复合材料具有优异的拉伸性能、弯曲性能和热性能。这表明碳纤维酚醛树脂体系Z-pin加捻拉挤工艺适用于制备高性能碳纤维复合材料。进一步研究应加强对工艺参数的优化，以提高复合材料的性能。