高性能碳纖維增強復(fù)合材料材料科學與工程專業(yè)生

哈爾濱工程大學本科生畢業(yè)論文.68由4.5至4.6，碳纖維CCF300、T300、T800與TDE85環(huán)氧樹脂的界面剪切強度值依次為64.15、66.02、79.68MPa，這表明TDE85環(huán)氧樹脂與碳纖維表面粘結(jié)良好，充分發(fā)揮了纖維優(yōu)異的強度性能，尤其是對高強度的T800碳纖維；相對T800單纖維復(fù)合材料，T300、CCF300單纖維復(fù)合材料界面強度要小得多。4.2.2埋入長度與最大脫粘力的關(guān)系以T800/TDE85體系單纖維復(fù)合材料為例，樹脂小球脫粘時，最大脫粘力與包埋長度存在一定的線性關(guān)系，如圖4.7所示。圖4.7包埋長度L與最大脫粘力F關(guān)系曲線隨著包埋長度的增加，最大脫粘力逐漸增大。當埋入長度在一定范圍脫粘時，其應(yīng)力狀態(tài)可看作不變，但是曲線不會無限地線性增加。因為當埋入長度超過一定值時，測試中的纖維極易發(fā)生斷裂，而此時小球并未脫粘。因此存在一個臨界包埋長度，當埋入長度大于該臨界長度時，隨著埋入長度的增加，最大脫粘力將不再發(fā)生變化[46]。埋入長度過短，樹脂基體在碳纖維表面鋪展時形成的微球直徑小，上下刀口難以夾持，測試時易滑脫；而埋入長度過長，纖維環(huán)氧樹脂間剪切強度超過了碳纖維單絲拉伸強度，此時碳纖維發(fā)生斷裂取代微球脫粘成為主要的破壞方式。用微脫粘法測界面剪切強度時，選取測試的包埋長度宜控制在40~70μm。4.2.3界面強度影響因素CF/TDE85界面強度由大到小的順序為：T800、T300、CCF300，與第三章的XPS結(jié)果比較可得，其與碳纖維表面含氧官能團的含量是一致的，即與CF/TDE85界面化學鍵合作用強弱相一致，說明其界面強度的重要影響因素是碳纖維表面的含氧官能團。與復(fù)合材料宏觀力學實驗相比，微復(fù)合材料實驗已經(jīng)能夠直接定量或半定量的測出界面強度，并且有些實驗值已被用于復(fù)合材料宏觀設(shè)計和估算損傷、殘余剛度及壽命的研究等方面。但是其試樣制備及實驗技術(shù)較為困難和復(fù)雜，需要測量大量的數(shù)據(jù)才能得到可信值；另外，實驗采用的樣品屬于單纖維復(fù)合材料，其成型條件與真實復(fù)合材料工藝存在差異，由此形成的界面與實際復(fù)合材料界面的性質(zhì)存在一定差異。4.3本章小結(jié)(1)采用DCT21動態(tài)接觸角測量儀獲得了三種纖維與復(fù)配TDE85環(huán)氧樹脂的接觸角，結(jié)果表明，TDE85環(huán)氧樹脂能夠較好地潤濕三種纖維。(2)依據(jù)部分極性理論，獲得三種纖維的表面能。三種纖維與樹脂的接觸角由大到小順序是CCF300、T800、T300，而其表面能由大到小順序是T300、T800、CCF300；兩者對比可以看出：碳纖維表面能越大，其與TDE85接觸角就越小，潤濕性就越好(3)T800/TDE85體系的界面強度值高達79.68MPa，TDE85環(huán)氧樹脂與碳纖維表面粘結(jié)良好，充分發(fā)揮了T800優(yōu)異的強度性能。最大脫粘力與纖維在樹脂小球中的包埋長度有一定的線性關(guān)系。選取進行測試的微滴包埋長度在40~70μm。(4)與第三章XPS和本章界面性能結(jié)果比較分析，基體潤濕纖維表面是形成良好界面的先決條件；單纖維復(fù)合材料的界面強度隨著纖維表面含氧官能團含量的增加而提高。這是因為含氧官能團一方面改善了纖維表面的極性，增大了纖維的表面能，提高了基體與其潤濕性；另一方面，可與環(huán)氧樹脂基體的化學官能團發(fā)生化學作用，形成強的結(jié)合界面。由此可知，界面化學鍵合作用是界面強度的重要影響因素

結(jié)論本課題以T800為研究對象，采用微滴脫粘的方法測試其與TDE85環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料界面剪切強度，并與日本東麗公司生產(chǎn)的T300碳纖維和國產(chǎn)的CCF300進行對比分析，以此表征T800復(fù)合材料的界面性能，并分析影響其界面性能的因素，為材料結(jié)構(gòu)及工藝優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。(1)碳纖維XPS分析結(jié)果表明：國產(chǎn)CCF300碳纖維表面只含有C、O兩種元素，而T300、T800在此基礎(chǔ)上，還含有N、Cl等元素；碳纖維表面含氧官能團T800含量最高，T300次之，CCF300最低，僅為23.28%，這些含氧官能團大部分為醚鍵，也有少部分的羧基和酯基；它們改善了碳纖維的表面極性，增加了纖維的活性，提高了纖維的表面能。碳纖維與TDE85環(huán)氧樹脂復(fù)合后，界面只含有C、O、N三種元素，且界面產(chǎn)生了較強的物理和化學作用，形成了性能較好的界面。(2)三種纖維與樹脂的接觸角由大到小順序是CCF300、T800、T300，而其表面能由大到小順序是T300、T800、CCF300；兩者對比可以得出：碳纖維表面能越大，其與TDE85接觸角就越小，潤濕性就越好。(3)在確定樹脂的固化制度、測試速度、刀口的位置及適當?shù)陌耖L度的情況下，測量碳纖維與TDE85環(huán)氧樹脂的界面強度。微脫粘測試結(jié)果顯示：高性能T800碳纖維與TDE85環(huán)氧樹脂形成了較好的界面結(jié)合，T300與CCF300強度值相差不大，其界面結(jié)合狀況比T800/TDE85體系差，這說明，TDE85充分發(fā)揮了T800的高強度這個優(yōu)異性能。(4)將界面強度與XPS和潤濕性結(jié)果分析可得，基體能潤濕纖維表面是形成良好界面的前提；界面強度隨著纖維表面含氧官能團含量的增加而提高，這是因為含氧官能團一方面使基體與增強體發(fā)生潤濕，另一方面與基體的環(huán)氧基團發(fā)生化學作用以形成良好的界面。由此可見，提高纖維表面含氧基團的含量是改善界面的有效方式。目錄第一章總論11、項目名稱及承辦單位12、編制依據(jù)43、編制原則54、項目概況65、結(jié)論6第二章項目提出的背景及必要性81、項目提出的背景82、項目建設(shè)的必要性9第三章項目性質(zhì)及建設(shè)規(guī)模131、項目性質(zhì)132、建設(shè)規(guī)模13第四章項目建設(shè)地點及建設(shè)條件171、項目建設(shè)地點172、項目建設(shè)條件17第五章項目建設(shè)方案251、建設(shè)原則252、建設(shè)內(nèi)容253、工程項目實施33第六章節(jié)水與節(jié)能措施371、節(jié)水措施372、節(jié)能措施38第七章環(huán)境影響評價391、項目所在地環(huán)境現(xiàn)狀392、項目建設(shè)和生產(chǎn)對環(huán)境的影響分析393、環(huán)境保護措施……404、環(huán)境影響評價結(jié)論……………..……………42第八章勞動安全保護與消防441、危害因素和危害程度442、安全措施方案443、消防設(shè)施…………...45第九章組織機構(gòu)與人力資源配置461、組織機構(gòu)462、組織機構(gòu)圖46第十章項目實施進度481、建設(shè)工期482、項目實施進度安排483、項目實施進度表48第十一章投資估算及資金籌措491、投資估算依據(jù)492、建設(shè)投資估算49目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章總論 41.1項目概況 41.2編制依據(jù) 51.3項目建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模 51.4項目投資概算及資金籌措 141.5產(chǎn)品方案 151.6原材料及動力 161.7主要技術(shù)經(jīng)濟指標 171.8項目實施進度 181.9研究結(jié)論 18第二章項目建設(shè)背景和必要性 192.1項目建設(shè)背景 192.2項目建設(shè)必要性 20第三章市場分析和預(yù)測 223.1市場現(xiàn)狀 223.2**縣市場 233.3全國市場 233.4雞肉市場分析 243.5雞蛋市場分析 243.6有機肥市場分析 243.7銷售預(yù)測 25第四章項目區(qū)概況 264.1項目區(qū)基本情況 264.2項目區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀 274.3水、電、路、通訊、技術(shù)等條件 27第五章項目建設(shè)方案 295.1項目建設(shè)原則 295.2項目設(shè)計依據(jù)的規(guī)范與規(guī)程 295.3項目設(shè)計方案 305.4工程設(shè)計標準 335.5技術(shù)標準 365.6設(shè)備選型 53第六章消防安全 576.1消防依據(jù) 576.2消防工作程序 576.3消防安全流程 59第七章節(jié)水與節(jié)能 607.1節(jié)水工程與科技措施 607.2養(yǎng)殖節(jié)能措施 617.3飼料加工節(jié)能措施 617.4電氣節(jié)能措施 627.5減排 62第八章環(huán)境影響和保護措施 638.1環(huán)境保護依據(jù) 638.2項目區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀 638.3環(huán)境影響評價 648.4工程環(huán)境保護措施 648.5“三廢”處理措施 658.6環(huán)境影響綜合評價 65第九章項目組織管理 679.1基本思路 679.2組織管理 679.3施工組織及質(zhì)量管理 689.4建設(shè)及運作方式 69第十章招投標方案 7010.1項目招標執(zhí)行文件及標準 7010.2項目招標范圍、組織形式及方式 7010.3招投標組織 71第十一章建設(shè)實施進度安排 7311.1項目建設(shè)期 7311.2項目建設(shè)進度安排 73第十二章投資估算和資金籌措 7412.1投資概算 7412.2資金籌措方案 86第十三章財務(wù)分析評價 8713.1財務(wù)評價依據(jù) 8713.2經(jīng)營收入、稅金及附加估算 8713.3利潤估算 9013.4財務(wù)現(xiàn)金流量分析 9013.5盈虧平衡分析 9013.6敏感性分析 9113.7評價小結(jié) 91HY