高性能碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料材料科學(xué)與工程專業(yè)生

哈爾濱工程大學(xué)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(qiáng)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(qiáng)度性能，尤其是對高強(qiáng)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(qiáng)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(shí)，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(dāng)埋入長度在一定范圍脫粘時(shí)，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?yàn)楫?dāng)埋入長度超過一定值時(shí)，測試中的纖維極易發(fā)生斷裂，而此時(shí)小球并未脫粘。因此存在一個(gè)臨界包埋長度，當(dāng)埋入長度大于該臨界長度時(shí)，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(shí)形成的微球直徑小，上下刀口難以夾持，測試時(shí)易滑脫；而埋入長度過長，纖維環(huán)氧樹脂間剪切強(qiáng)度超過了碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度，此時(shí)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(qiáng)度時(shí)，選取測試的包埋長度宜控制在40~70μm。4.2.3界面強(qiáng)度影響因素CF/TDE85界面強(qiáng)度由大到小的順序?yàn)椋篢800、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(tuán)的含量是一致的，即與CF/TDE85界面化學(xué)鍵合作用強(qiáng)弱相一致，說明其界面強(qiáng)度的重要影響因素是碳纖維表面的含氧官能團(tuán)。與復(fù)合材料宏觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，微復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)已經(jīng)能夠直接定量或半定量的測出界面強(qiáng)度，并且有些實(shí)驗(yàn)值已被用于復(fù)合材料宏觀設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)采用的樣品屬于單纖維復(fù)合材料，其成型條件與真實(shí)復(fù)合材料工藝存在差異，由此形成的界面與實(shí)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(qiáng)度值高達(dá)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(qiáng)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(jìn)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(qiáng)度隨著纖維表面含氧官能團(tuán)含量的增加而提高。這是因?yàn)楹豕倌軋F(tuán)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(xué)官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)作用，形成強(qiáng)的結(jié)合界面。由此可知，界面化學(xué)鍵合作用是界面強(qiáng)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(qiáng)度，并與日本東麗公司生產(chǎn)的T300碳纖維和國產(chǎn)的CCF300進(jìn)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(jì)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(tuán)T800含量最高，T300次之，CCF300最低，僅為23.28%，這些含氧官能團(tuán)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(qiáng)的物理和化學(xué)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(dāng)?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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度這個(gè)優(yōu)異性能。(4)將界面強(qiáng)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(qiáng)度隨著纖維表面含氧官能團(tuán)含量的增加而提高，這是因?yàn)楹豕倌軋F(tuán)一方面使基體與增強(qiáng)體發(fā)生潤濕，另一方面與基體的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生化學(xué)作用以形成良好的界面。由此可見，提高纖維表面含氧基團(tuán)的含量是改善界面的有效方式。目錄第一章總論11、項(xiàng)目名稱及承辦單位12、編制依據(jù)43、編制原則54、項(xiàng)目概況65、結(jié)論6第二章項(xiàng)目提出的背景及必要性81、項(xiàng)目提出的背景82、項(xiàng)目建設(shè)的必要性9第三章項(xiàng)目性質(zhì)及建設(shè)規(guī)模131、項(xiàng)目性質(zhì)132、建設(shè)規(guī)模13第四章項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)及建設(shè)條件171、項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)172、項(xiàng)目建設(shè)條件17第五章項(xiàng)目建設(shè)方案251、建設(shè)原則252、建設(shè)內(nèi)容253、工程項(xiàng)目實(shí)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(jià)391、項(xiàng)目所在地環(huán)境現(xiàn)狀392、項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)對環(huán)境的影響分析393、環(huán)境保護(hù)措施……404、環(huán)境影響評價(jià)結(jié)論……………..……………42第八章勞動安全保護(hù)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(jī)構(gòu)與人力資源配置461、組織機(jī)構(gòu)462、組織機(jī)構(gòu)圖46第十章項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度481、建設(shè)工期482、項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度安排483、項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)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(xiàng)目概況 41.2編制依據(jù) 51.3項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模 51.4項(xiàng)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(jì)指標(biāo) 171.8項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 181.9研究結(jié)論 18第二章項(xiàng)目建設(shè)背景和必要性 192.1項(xiàng)目建設(shè)背景 192.2項(xiàng)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(jī)肥市場分析 243.7銷售預(yù)測 25第四章項(xiàng)目區(qū)概況 264.1項(xiàng)目區(qū)基本情況 264.2項(xiàng)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(xiàng)目建設(shè)方案 295.1項(xiàng)目建設(shè)原則 295.2項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范與規(guī)程 295.3項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 305.4工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 335.5技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 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(hù)措施 638.1環(huán)境保護(hù)依據(jù) 638.2項(xiàng)目區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀 638.3環(huán)境影響評價(jià) 648.4工程環(huán)境保護(hù)措施 648.5“三廢”處理措施 658.6環(huán)境影響綜合評價(jià) 65第九章項(xiàng)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(yùn)作方式 69第十章招投標(biāo)方案 7010.1項(xiàng)目招標(biāo)執(zhí)行文件及標(biāo)準(zhǔn) 7010.2項(xiàng)目招標(biāo)范圍、組織形式及方式 7010.3招投標(biāo)組織 71第十一章建設(shè)實(shí)施進(jìn)度安排 7311.1項(xiàng)目建設(shè)期 7311.2項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)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(cái)務(wù)分析評價(jià) 8713.1財(cái)務(wù)評價(jià)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(cái)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(jià)小結(jié) 91HY