T800碳纤维/环氧树脂界面匹配优化研究开题报告
2021-02-25 13:09:21
1. 研究目的与意义(文献综述)
关于碳纤维的应用,由于历史原因,我国从开始使用碳纤维之时,到目前主要复合材料单位使用的碳纤维基本都是国外公司的碳纤维系列,从总体设计到加工成型工艺都与之相匹配。国产碳纤维基础理论研究的缺乏、纤维与复合材料之间力学性能传递的关键技术研究贫乏、与纤维相匹配的树脂基础材料研究的疲乏、碳纤维复合材料结构材料设计依据的匮乏等,导致目前我国碳纤维复合材料的结构性能和设计域度都远远低于国外产品性能。
碳纤维具有高强、质轻、耐疲劳等优异性能,以其为增强材料制备的高性能树脂基复合材料广泛应用于体育器材、航空航天等领域。t300、t700等通用级碳纤维复合材料已有较多的研究与应用,而对高性能t800碳纤维复合材料的研究较少,主要集中在对t800碳纤维的表面状态的分析和复合材料成型工艺上。t800较t300及t700碳纤维的单丝直径小,纤维表面性能差别较大,而且t800 表面结晶结构较完整,导致其表面惰性高。
现有的常规树脂基体不适用于t800碳纤维的成型工艺,不能发挥t800碳纤维应有的强度,t800碳纤维复合材料的强度甚至低于t300、t700碳纤维复合材料的强度。商品碳纤维在出厂时表面涂有一层上胶剂,这层上胶剂在碳纤维成型过程中起到保护碳纤维的作用, 同时又能增强碳纤维与树脂基体的粘接强度。不同牌号的碳纤维,其上胶剂可能不同,因此,必须根据t800碳纤维的表面特性,研究适用于t800碳纤维的树脂基体。
2. 研究的基本内容与方案
1.研究的基本内容
(1)对耐热杂环/双酚f环氧树脂、固化剂为丙烯氰改性氢化ddm的混合体系进行动力学、粘度及耐热性进行测试分析,研究树脂体系中成分及含量对性能的影响规律;
(2)对不同配比的环氧树脂体系和t800碳纤维之间的匹配性进行研究,通过接触角测试、微脱粘法、sem等表征树脂和t800碳纤维界面;
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅t800碳纤维复合材料的相关文献,了解碳纤维复合材料的性能特点和的成型工艺,了解复合材料界面及测试的相关知识,确定方案,完成开题报告。
第4-8周:对树脂体系进行动力学、粘度及耐热性进行测试分析,研究树脂体系中成分及含量对性能的影响规律;对树脂体系利用接触角测试仪测试环氧树脂和碳纤维之间接触角及树脂对纤维浸润性的差异,分析不同树脂体系的相互关系;
第9-12周:利用sem、微脱粘法等对t800碳纤维复合材料界面进行研究,探索复合材料界面性能的有效评价方法。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]杨序纲. 复合材料界面[m]. 化学工业出版社, 2010.
[2]王润泽, 李龙. 界面性能表征及对纤维增强复合材料的影响[j]. 高科技纤维与应用, 2008, 33(2):18-20.
[3]kim b i, boehm r d. mechanical property investigation of soft materials by cantilever-based optical interfacial force microscopy[m]. 2013.