碳纤维NBR复合材料结构与性能研究

《碳纤维NBR复合材料结构与性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳纤维NBR复合材料结构与性能研究（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 毕业论文碳纤维/NBR复合材料结构与性能的研究学生姓名： 吴文康 学号： 092074234 系 部： 材料工程系 专 业： 高分子材料与工程 指导教师： 张保卫 二一三年六月诚信声明 本人郑重声明： 本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕 业 论 文 任 务 书论文题目：碳纤维/NBR复合材料结构与性能的研究系部：材料工程系 专业：高分子材料与工程 学号：092074234学生：吴文康 指导老师：张保卫（副教授）专业负责人：张保卫1论文的主要任务及目标 设计采用不同含量的碳纤维填充改性NBR，研究不

2、同含量的碳纤维填充后NBR的力学性能的变化，分析改性后获得的NBR的各个力学性能变化的原因。2 论文的基本要求和内容 （1）基本要求1）撰写格式规范、工整，章节内容明确，字数12万；2）文献综述包括国内外的前沿动态以及本课题的创新点；3）数据真实可信、图表准确，分析合理；4）结论具有代表性及再现性；5）外文翻译准确，且与课题有关。 （2）主要内容1）碳纤维表面处理，用65%浓硝酸浸泡碳纤维，待一小时后取出用蒸馏水清洗并烘干，将烘干的碳纤维剪成3-5mm；2） 不同碳纤维含量复合材料的制备；3） 各组复合材料试样的性能测试和结构表征；4）数据分析结构与性能得出结论。3. 主要参考文献1 杨雪梅.

3、现代仪器分析技术在碳纤维/橡胶复合材料研究中的应用J. 物理测试. 2000(03)2 赵稼样.世界碳纤维的需求J.高科技纤维与应用,2005,30( 2) : 7-10.3贺福，碳纤维及其应用技术M.北京：化学工业出版社，2004:288-289.4钱水林，碳纤维表面处理技术探讨J.合成纤维，2008,(11):17-19.5王赫，刘亚青，张斌碳纤维表面处理技术的研究进展J合成纤维，2007.36(1):29-316王玉国，王玉林，万怡灶等纤维表面处理对三维编织碳纤维/环氧复合材料力学性能的影响J兵器材料科学与工程,2001,24(2):41-43.7贺福，扬永岗，王润娥等碳纤维表面处理对层

4、间剪切断裂形貌的影响J，高科技纤维与应用，2002,27(4):27-308冀克俭，邓卫华，陈刚等臭氧处理对碳纤维表面及其复合材料性能的影响J,工程塑料应用,2003,31(5):34-369Ph Serp，J L Figueiredo，et Surface treatments of vapor-grown carbon fibers produced on a substratcJCarbon,1998,36(12),1791-179910杜慧玲，齐锦刚，庞洪涛等表面处理对碳纤维增强聚乳酸材料界面性能的影响J材料保护,2003,36(2):16-18.11关新春，韩宝国，欧进萍等表面氧化处

5、理对碳纤维及其水泥石性能的影响J材料科学与工艺,2003,11(4):343-346.12Song Haojie,Zhang Zhaozhu,Luo Zhuangzhu. A study of tribological behaviors of the phenolic composite coating reinforced with carbon fibers J.Materials Science & Engineering A,2007,445/446:593-599.13黄玉东编著聚合物表面与界面技术M北京：化学工业出版社,2003,7.14He J M , Huang Y D. E

6、ffect of silane-coupling agents on interfacial properties of CF/PI composites J.Journal of Applied Polymer Science, 2007,106(4):2231-2237.15Varelidis P C , McCullough R L , Papaspyrides C D. The effect on the mechanical properties of carbon/epoxy composites of polyamide coatings on the fibers J.Comp

7、osites Science and Technology,1999,59(12):1813- 1823.4.进度安排论文各阶段名称起 止 日 期1文献查阅，定实验方案3.43.182采购原材料3.183.253实验阶段3.256.104毕业论文的撰写及答辩6.106.28太原工业学院毕业论文碳纤维/NBR复合材料结构与性能的研究摘要：本课题主要研究的是用65%浓硝酸浸泡碳纤维，待一小时后取出用蒸馏水清洗并烘干，将烘干的碳纤维剪成3-5mm，然后通过改变碳纤维的用量来研究碳纤维含量对NBR力学性能方面的影响。经过实验所得数据分析，开始先加少量的碳纤维时拉伸强度先降低随着加入的量增加到一定程度然

8、后开始增强，而且当碳纤维含量为3%时拉伸强度才比纯NBR时的强度大。断裂伸长率碳纤维含量为1%时达最大值，为761.83% 。关键词：碳纤维,丁腈橡胶,拉伸强度，抗撕强度,硬度Structure and performance of carbon fiber/NBR composite materials researchAbstract: the main research topic is nitric acid with 65% carbon fiber, for one hour with distilled water washing and drying, the carbon f

9、iber drying cut into 3-5mm, then by changing the amount of carbon fiber content of carbon fiber on mechanical properties of NBR. Through the experimental data analysis, start with a small amount of carbon fiber tensile strength decreased with the addition of quantity increases to a certain degree an

10、d then began to increase, and when the content of carbon fiber is high tensile strength than pure NBR intensity 3%. Fracture elongation of carbon fiber content is 1% and reached the maximum value, 761.83%.Keywords: carbon fiber, nitrile rubber, the tensile strength, tear strength, hardnessI目 录1 前言11

11、.1 研究背景11.2 碳纤维21.2.1概况21.2.2碳纤维的结构31.2.3碳纤维的性能41.2.4碳纤维应用于橡胶中的某些实际问题51.2.5碳纤维的优势61.2.6碳纤维的化学性质61.2.7碳纤维表面处理方法71.2.8碳纤维在橡胶制品中应用101.3 丁腈橡胶101.3.1概况101.3.2基本性能131.3.3主要用途131.3.4发展分析131.3.5产品用途172 实验部分182.1 实验原料及实验设备182.1.1实验原料182.1.2实验设备192.2 实验工艺过程192.2.1 实验配方192.2.2 实验工艺流程图.202.2.3碳纤维的表面处理202.2.4碳纤维

12、/NBR复合材料的制备212.3 碳纤维/NBR复合材料性能测定222.3.1力学性能测定222.3.2微观结构测定223 实验结果与分析233.1 碳纤维含量对力学性能影响233.1.1实验数据233.1.2数据分析233.2 微观结构分析254 结论29参考文献30致谢32III1 前言 碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料。将碳纤维复合材料应用在战略导弹的弹体和发动机壳体上，可大大减轻重量，提高导弹的射程和突击能力，如美国80年代研制的“侏儒”洲际导弹三级壳体全都采用碳纤维/环氧树脂复合材料。碳纤维复合材料在新一代战斗机上也开始得到大量使用，如美国第

13、四代战斗机F22采用了约为24%的碳纤维复合材料，从而使该战斗机具有超高音速巡航、超视距作战、高机动性和隐身等特性。碳纤维在舰艇上也有重要的应用价值，可减轻舰艇的结构重量，增加舰艇有效载荷，从而提高运送作战物资的能力，而且，碳纤维不存在腐蚀生锈的问题，可以延长使用寿命和节省维护费用。 碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具实现“轻量化”的完美材料。新一代大型民用客机空客A380和波音787使用了约为50%的碳纤维复合材料。这使飞机机体的结构重量减轻了20%，比同类飞机可节省20%的燃油，从而大幅降低了运行成本、减少二氧化碳排放。 碳纤维在风能、核能和太阳能等新能源领域也具有广阔的应用前景。当风力发电机功率超过3MW，叶片长度超过40米时，传统玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，采用碳纤维复合材料制造叶片是必要的选择。只有碳纤维才能既减轻叶片的重量，又能满足强度和刚度的要求。碳纤维在运动休闲领域中也一直独领风骚，像高尔夫球杆、钓鱼竿、网球拍羽毛球拍、自行车、滑雪杖、滑雪板、帆板桅杆、航海船体等高档运动休闲用品都是碳纤维的主要用户之一。近几年来，碳纤维开始走进普通民众的生活，像音响、浴霸、取暖器等家用电器以及手机、笔记本电脑等电子产品也可以看到碳纤维的身影。碳纤维的应用产品不胜枚举。随着性能的进一步提升和价格的大幅降低，碳纤维的应用