大学毕业设计碳纤维超高分子量聚乙烯复合材料的制备及物理力学性能测试.docx

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大学毕业设计碳纤维超高分子量聚乙烯复合材料的制备及物理力学性能测试

本科毕业设计（论文）

题目：

碳纤维/超高分子量聚乙烯复合材料的制备及物理力学性能测试

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

摘要

本课题选用高强度碳纤维作为增强材料，超高分子量聚乙烯为基体，制备不同含量的碳纤维/超高分子量聚乙烯试样，并对其物理力学性能进行测定，研究碳纤维含量对复合材料性能的影响及碳纤维在复合材料中所起的作用。

通过对碳纤维/超高分子量聚乙烯试样拉伸性能和抗弯性能的测试发现:

在超高分子量聚乙烯中添加碳纤维进行共混可以明显提高复合材料的力学性能，像拉伸性能，抗弯性能都得到不同程度的增强。

随着碳纤维在复合材料里所占含量逐渐增大，拉断和压断复合材料需要的力越来越大，即复合材料的抗拉断和抗压断能力都逐渐增强。

当超高分子量聚乙烯含量占复合材料的60%时，随着碳纤维含量在复合材料里逐渐增大，拉断和压断复合材料需要的力也都越来越大，但都没有超高分子量聚乙烯含量占复合材料的50%时所需的力大。

根据实验得出当超高分子量聚乙烯含量占复合材料的50%时，碳纤维含量占复合材料的2%时，拉断和压断复合材料所需要的力都达到最大，复合材料的抗拉断性能和抗压断性能都达到最优。

关键词：

碳纤维;超高分子量聚乙烯;拉伸性能;抗弯性能

CarbonFiber/UHMWPECompositesandPhysicalandMechanicalPerformanceTest

Abstract：

Thetopicselecthigh-strengthCarbonfiberasareinforcingmaterial,Ultra-highMolecularWeightPolyethyleneasmatrix.WiththecontentofCarbonfiber/UHMWPEspecimens,andtheirphysicalandmechanicalpropertiesweremeasured,researchCarbonfiberonthepropertiesofcompositematerialsandCarbonfiberinthecompositerole.

Throughthecarbonfiber/UHMWPEspecimenstensileandflexuralpropertiesofthetestfoundthat:

addingCarbonfiberinUHMWPEcansignificantlyimprovethecompositematerialsmechanicalproperties,suchastensileandbendingpropertieshavebeenenhancedtovaryingdegrees.WiththeCarbonfibercontentinthecompositematerialintheshareincreases,andthepressuretopullofftheforcerequiredtobreakthecompositematerialsisgrowing,thatthecompositetensileandcompressivebreaking.Breakingcapacityisgraduallyincreased.WhentheUHMWPEcontentaccountedfor60%ofthecompositematerial,astheCarbonfibercontentinthecompositematerialincreasesinmaterials,tensileandcompressiveforcerequiredtobreakcompositematerialsarealsogrowing.ButnoneUHMWPEcontentaccountingfor50%ofthecompositeforcerequired.

Accordingtotheexperimentalresults,whentheUHMWPEcontentaccountedfor50%ofthecompositematerial,theCarbonfibercontentofthecompositematerialfor2%,thepull-downandbreaksthecompositematerialreachesthemaximumforcerequired,thecompositetensileandcompressivebreakingperformance.Breakingperformanceisoptimal.

Keywords:

Carbonfiber;UHMWPE;Tensileproperties;Bendingproperties

1.前言..............................................................................................................................................1

1.1研究背景、目的及其意义............................................................................................1

1.2碳纤维国内外发展概况................................................................................................2

1.3碳纤维增强树脂基复合材料研究进展........................................................................3

1.4碳纤维复合材料的应用................................................................................................4

1.5主要研究内容................................................................................................................6

2.基础理论综述..............................................................................................................................62.1碳纤维概述....................................................................................................................6

2.2超高分子量聚乙烯概述................................................................................................7

2.3超高分子量聚乙烯的性能............................................................................................7

2.4超高分子量聚乙烯的改性............................................................................................8

2.4.1改性方法.............................................................................................................9

2.5实验方法简述.............................................................................................................10

3.不加碳纤维时超高分子量聚乙烯材料性能的测试................................................................10

3.1试验准备......................................................................................................................10

3.1.1试验材料...........................................................................................................10

3.1.2试验设备...........................................................................................................10

3.2试验过程......................................................................................................................11

3.2.1超高分子量材料的制备...................................................................................11

3.2.2拉伸性能的测定...............................................................................................13

3.2.3抗弯性能的测定...............................................................................................13

3.3试验结果与分析..........................................................................................................13

3.3.1试验结果...........................................................................................................13

3.3.2结果分析...........................................................................................................14

4.添加1﹪碳纤维时对超高分子量聚乙烯材料性能的影响......................................................15

4.1试验准备......................................................................................................................15

4.1.1试验材料...........................................................................................................15

4.1.2试验设备...........................................................................................................15

4.2试验过程......................................................................................................................15

4.2.1碳纤维/超高分子量材料的制备.....................................................................15

4.2.2拉伸性能的测定...............................................................................................15

4.2.3抗弯性能的测定...............................................................................................15

4.3试验结果与分析..........................................................................................................16

4.3.1试验结果...........................................................................................................16

4.3.2结果分析...........................................................................................................16

5.添加2﹪碳纤维时对超高分子量聚乙烯材料性能的影响......................................................17

5.1试验准备......................................................................................................................17

5.1.1试验材料...........................................................................................................17

5.1.2试验设备...........................................................................................................17

5.2试验过程......................................................................................................................17

5.2.1碳纤维/超高分子量材料的制备.....................................................................17

5.2.2拉伸性能的测定...............................................................................................17

5.2.3抗弯性能的测定...............................................................................................18

5.3试验结果与分析..........................................................................................................18

5.3.1试验结果...........................................................................................................18

5.3.2结果分析...........................................................................................................18

6.试验小结....................................................................................................................................19

7.试验数据分析............................................................................................................................19

7.1拉伸数据图..................................................................................................................19

7.2抗弯数据图..................................................................................................................21

结论.................................................................................................................................................24

展望.................................................................................................................................................25

问题与建议......................................................................................................................