4维增强PVC复合材料的制备工艺和力学性能

第27卷第4期 长春工业大学学报(自然科学版) V01．27．、No．4 2006年12月JournalofChangchunUniversityofTechon0109y(NaturalScienceEdition)Dec．2006 文章编号：1006—2939(2006)04一0286一04 碳纤维增强PVC复合 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的制备工艺和力学性能 张 磊， 崔善子， 罗 靖， 刘 丽 (长春工业大学化学工程学院，吉林长春 130012) 摘 要：研究了用模压成型法制备碳纤维增强PVC(CF／PVC)和二维碳纤维平纹布增强PVC(CB／PVC)复 合材料，并与原PVC树脂力学性能进行了测试比较。研究结果表明。CB／PVC复合材料的拉伸强度和缺口冲 击强度提高。但弯曲强度有所下降；CF／PVC复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度都比原PVC树 脂增大约10％；结合其力学破坏形貌照片， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了碳纤维和PVC树脂相容性与其性能之间的关系。 关键词：碳纤维增强复合材料；聚氯乙烯；力学性能 中图分类号：TB332 文献标识码：A 0 引 言 近年来，随着高性能耐高温热塑性树脂的发 展，以及热塑性复合材料成型加工技术的不断成 熟，热塑性复合材料已成为复合材料领域中最引 人注目的研究开发点[1]。与热固性复合材料相 比，热塑性复合材料具有多次加工性，以及良好的 耐冲击性能等优点，所以，越来越受到人们的重 视‘2|3]。 PVC是通用的热塑性树脂[4]，碳纤维是一种 比人发细、比铝轻、比钢强、耐高温、耐腐蚀的新型 特种纤维嘲。文中通过研究以PVC树脂为基体 的碳纤维复合材料的模压成型工艺[6J]及力学性 能嘲，可为进一步研究和应用这种高性能热塑性 复合材料提供一定的参考依据。 1实验主要设备及原料 实验主要设备及原料分别见表1和表2。 表1实验主要设备 设备名称 型号 厂家 双辊筒炼塑机 SK一160B型上海橡胶机械厂 老化试验箱 401型 上海市实验仪器厂 40t塑封液压机H肛015型合肥锻压机床厂 油压千斤顶 QYL50D常熟千斤顶厂 缺口制样机 QYJ 深圳市薯蕞爨笥料检测 表2实验主要原料 2 实 验 2．1试样制备工艺 文中采用热塑性树脂成型中最广泛使用的模 压成型工艺制备碳纤维增强复合材料。其制备流 程如图1所示。 图1试样制备 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图 2．1．1混炼 针对PVC的物理改性特点，选择共混工艺， 制备混炼片。加工过程中加入润滑剂、增塑剂、稳 定剂等助剂。 收稿日期：2006一04一18 基金项目：2002年度日本通产省“大学与产业携手开发研究”项目的子课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 作者简介：张磊(1979一)，男，山东郓城人，长春工业大学硕士研究生，主要从事碳纤维增强热塑性树脂复合材料 研究． 万方数据 第4期 张 磊，等：碳纤维增强PVC复合材料的制备工艺和力学性能 287 混炼工艺参数见表3。 表3混炼工艺的主要参数 2．1．2压片 C剐PVC复合材料：将PVC混炼片与碳纤维 平纹布叠合，放人125mm×60mm×3．5mm模具 和105rI吼×80H瓢×1mm模具中进行压制。 CF／PVC复合材料：用手覆法把长纤维均匀 地单向覆在PVC混炼片上，叠合5层，放人 125mm×60mm×3．5mm模具和105mm× 80mm×1mm模具中进行压制。 压片工艺参数见表4。 表4压片工艺的主要参数 2．2力学性能测试 2．2．1拉伸试验 在A皤H型万能拉伸机上进行试样的拉伸 试验，试样尺寸为50rTlHl长的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 哑铃型拉伸样 条，实验拉伸速度为20mnl／rnin，实验温度为23℃。 2．2．2冲击试验 在ⅪU一22型悬垂式冲击试验机上进行冲击 试验，试样尺寸为60mm×10mm×3．5mm，按 国家标准GBl843—80采用中间有V型的标准缺 口样条，实验冲击速度为3．5m／s，温度为23℃。 2．2．3弯曲试验 在RG型微机控制电子万能试验机上进行三 点弯曲试验，试样尺寸为80mm×10mm×4mm 标准样条，实验弯曲速度为2mm／min，温度为 23℃，相对湿度为50％。 3实验结果与讨论 3．1 碳纤维／PVC复合材料的力学性能 拉伸性能、弯曲性能和冲击性能是复合材料 使用过程中很重要的性能指标。为了解复合材料 的增强效果，测定了碳纤维／PVC复合材料的拉 伸性能、弯曲性能和冲击性能，并与原PVC树脂 相比较，结果见表5。 表5 PVC树脂及其复合材料的力学性能 从表5中可看出，CB／PVC复合材料的拉伸 强度较原PVC树脂变化不大，冲击强度约是原 PVC树脂的7倍，但弯曲强度下降10％以上。 CF／PVC复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击 强度都比原PVC树脂大，各项强度均增加了约 10％。 3．2 碳纤维增强PVC复合材料的断裂破坏形貌 (c)cB／Pvc复合材料(d)cF／Pvc复合材料 碳纤维增强PvC复合材料断裂破坏如图2 冲击断裂破坏形貌 冲击断裂破坏形貌 所示。 (a)CB／PVc复合材 (b)CF／PVC复合材 料断裂破坏形貌 料断裂破坏形貌 (e)CB／PVC和CF／PVC 复合材料弯曲破坏 图2 碳纤维增强PVC复合材料断裂破坏 图2中(a)，(b)，(c)，(d)，(e)分别为碳纤维 万方数据 288 长春工业大学学报(自然科学版) 第27卷 布和碳纤维增强PVC复合材料进行拉伸、冲击、 弯曲试验时断裂破坏形貌。 首先，从图2(a)可以看出，受力之后，CB／ PVC复合材料随基体材料PVC的断裂，碳纤维 布与PVC的界面发生松动现象，使碳纤维布未能 完全发挥出其强度就脱离、断裂。由图2(b)可以 看出，CF／PVC复合材料试样断裂破坏形式是纤 维束状破坏，同时在断截面出现纤维拔出，界面没 有脱粘的现象。 其次，从图2(c)可以看出，CB／PVC复合材 料断截面中，PVC的界面已断裂，碳纤维平纹布 还是上下连接着的，没有脱粘、分层现象。由图2 (d)可以看出，CF／PVC复合材料断口呈现了不 整齐的犬牙粗糙面，损伤区域相对整齐。 最后，从图2(e)C彤PVC复合材料(左边两个 试样)和CⅣPvC复合材料(右边两个试样)弯曲 破坏形貌可看出，CB／PvC复合材料弯曲破坏并不 十分明显，而CⅣPVC复合材料表现出很明显的 外表面张力破坏模式，试样的外面出现了很多银纹。 以上是从宏观观察复合材料断裂形貌，为了 更详细了解碳纤维与基体PVC破坏形貌，有必要 进行微观观察和分析。为此，对CB／PVC复合材 料和CF／PVC复合材料的拉伸断裂试样和冲击 断裂试样进行了SEM测试。 3．3碳纤维增强PVC复合材料扫描电镜观察 碳纤维增强复合材料的断裂形貌SEM照片 如图3所示。 (a)CB／PVC复合材料拉伸断裂破坏 (b)CF／PVC复合材料拉伸断裂破坏 (c)CB／PVC复合材料冲击断裂破坏 (d)CF／PVC复合材料冲击断裂破坏 图3试样SEM断面照片 从图3(a)可以看出，由于PVC基体界面开 裂、分层，碳布和基体PVC脱粘和损伤，增加了碳 纤维与基体PVC间的相对运动，加速了复合材料 的断裂破坏。 从图3(b)可以看出，其破坏表现在CF拔出， 同时，碳纤维与基体PVC之间有一定的界面缝 隙。这说明增强体碳纤维和基体PVC结合不够 完整，这种破坏形式没有发挥纤维的最高强度。 从图3(c)可以看出，CF和基体PVC之间结 合相对紧密，同时，存在碳纤维拔出；在应力存在 时，碳纤维发挥了一定的强度。 从图3(d)可以看出，CF／PVC复合材料断裂 界面相对齐平，可以说碳纤维和基体PVC是同时 断裂，没有出现破坏、松动和分离，在应力存在时， 碳纤维和PVC同时起到了承载作用。 4 结 论 (1)采用模压成型工艺制备碳纤维和碳纤维 平纹布增强PVC树脂复合材料，可保证试样的平 直度，不损失面内强度。 (2)CB／PVC复合材料的拉伸强度较原PVC 树脂变化不大，冲击强度提高约7倍，但弯曲强度 降低约10％；CF／PVC复合材料的拉伸强度、弯 曲强度和冲击强度都比原PVC树脂升高约 10％。 万方数据 第4期 张磊，等t碳纤维增强PVC复合材料的制备工艺和力学性能 289 (3)碳纤维平纹布与PVC树脂界面结合的不 够完整，粘结情况也不理想，在实验过程中，易产 生界面脱粘、分层．甚至纤维断裂，导致了复合材 料内部的损伤，碳纤维与PVC树脂结合程度相对 较好。 参考文献： [1]Mahie眦CA．C08teffective锄nufacturi吣proc骼8 ofthe咖opl8stic啪trix∞mp∞itesforthetndition_ aI艄ustrytthee矬mpleofacarbor卜ffberreinfbrced the肺oplasticfIywh∞I[J]．Compo-siteStructu托8， 2001，52(3—4)1517—521． [2]刘文博，王荣国，矫维成，等．单向板的制备工艺和 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tensile，notchimpactandbendinganincrease．Consideringthemechanic8Uydamagedappearance- photos，weanalyzetheconsistencyandtherelationshipbetweencarbonfiberandPVC． Keyw凹凼tcarbonfiberreinforcedcornpound；PVCImechanicalproperty． ] ] ] ] ] ] 口 I!I 口 口 口 口 万方数据 碳纤维增强PVC复合材料的制备工艺和力学性能 作者： 张磊， 崔善子， 罗靖， 刘丽， ZHANG Lei， CUI Shan-zi， LUO Jing， LIU Li 作者单位： 长春工业大学,化学工程学院,吉林,长春,130012 刊名： 长春工业大学学报（自然科学版） 英文刊名： JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 2006，27(4) 引用次数： 0次 参考文献(8条) 1.Mahieux C A Cost effective manufacturing process of thermoplastic matrix composites for the traditional industry:the example of a carbon-fiber reinforced thermoplastic flywheel 2001(3-4) 2.刘文博.王荣国.矫维成.谢怀勤 CF/PPEK、CF/PPES单向板的制备工艺和力学性能研究[期刊论文]-高科技纤维与 应用 2004(3) 3.吴靖 长纤维增强热塑性复合材料的研究进展 1995(2) 4.王国全 碳纤维/聚氯乙烯共混抗静电材料研究 1996(4) 5.王善元.张汝光 纤维增强复合材料 1998 6.王荣国.刘文博.张东兴.张洪涛.黄龙男 连续玻璃纤维增强热塑性复合材料工艺及力学性能的研究[期刊论文]-航 空材料学报 2001(2) 7.Miyagawa H.Sato C.Lkegami K Experimental determination of fracture toughness of CFRP by roman coating method 2001 8.白树林 先进纤维增强复合材料性能测试 2005 相似文献(0条) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jlgxyxb200604004.aspx 下载时间：2010年2月8日