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当代化工研究 Chewuicaf Iwerwedlat
技术应用与研究
2017-06
碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的力学性能研究
*张豫坤牛宏校邓晨兴（辽宁科技大学辽宁114000）
摘要：疏纤维增强热塑性树脂基复合材料的应用范围进一步扩大，不难看出，这种材料国其较好的综合性能运选超越了单一组合的材料模式，本文试图对确纤维增强热塑性树脂基复合材料的力学性能逐行深入的研究。本文使用了商单概述，电采用了重点分析的研究策略，
梳理了对研究对象的额选和主要的性能特点。关键司：碳纤推；复合材料；力学性能
中图分美号：T
文献标识码：A
StudyoftheEnhancementofThermoplasticResinMatrixCompositesMechanicalProperty
UndertheFunctionofCarbonFiber Zhang Yukun, Niu Hongxiao, Deng Chenxing
(University of Science and Technology Liaoning,Liaoning,114000)
Abstracf: The applicarion range of the enhancement of thermoplastic resin marix composites aunder zhe fincrion of carbon fiber has gor
firrther en/argemenf and it is not diffica/t to know fhaz zhis Kind ofmaferial has been far bepond the maferial paffern of single combinafion as its beffer comprehensive property In rhis paper; ir has tried to take in-depth stardy of enhtancemenz of thermoplasric resir matrix composites mechanical property nder the fiunction of carbonfiber and ir has faken zhe simple summary; adopred the research strategy of seleczive analysis and arranged rhe overview and main propertyfeattnes of the stady objec
Key words:carbon fiber: composite materials; mechanical property
本文以碳纤维增强热塑性树脂基复合材料为研究对象，对相关的概念和内容进行了梳理和总结。其中概括了碳纤维的性质性能，对复合材料的概念进行了阐述，最后对碳纤维增强
热型性树脂基复合材料的力学性能作了详尽的分析说明。 1.关于碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的概述
(1)复合材料的概念：面对传统、单一组分的材料已经难以满足现在应用需要的现实状况，开发研制新材料，是解决这个问题的根本途径。运用对材料改性的方法，来改善材料的性能是可取的。面材料改性的方法中，复合是最为常见的一种。国际标准化组织对于复合材料的概念有明确的界定：复合材料是指由两种或两种以上不同化学性质和物理性质的物质组成的混合固体材料。它的突出之处在于此复合材料的特定性能优于任一单独组分的性能。
(2)复合材料的分类简介：复合材料的有几种分类，这里不作一一介绍。只介绍两种与本论文相关的类别划分。如果以基体材料分类，复合材科有金属基复合材科；陶资基复合材料：碳基复合材料；高分子基复合材料。本文讨论的是最后一种高分子基复合材料，它是以有机化合物包括热塑性树脂、热固性树脂、橡胶为基体制备的复合材料。
第二，如果接增强纤维的类别划分，就存在有机纤维夏
合材料、无机纤维复合材料、其他纤维复合材料。其中本文讨论的对象属于无机纤维复合材料这一类别，因为碳纤维就是无机纤维复合材料的其中一种。
特别值得注的是，当两种或两种以上的纤维同时增强一个基体，制备成的复合材料叫做混杂纤维复合材料。实质上是两种或两种以上的单一纤维材料的互相复合，就成了复合材料的“复合材料”
2.纤维增强树脂基复合材料的性能特点
纤维增强树脂基复合材料是指以高分子聚合物为基体材料，用纤维作增强材料复合制备而成的。基体材料和增强材万方数据
料必然各自发挥自已的优势作用。之所以用纤维作增强材料是因为纤维具有高强度和高模量的优点，所以是承体的“ 不二人选”。而采用高分子聚合物作基体材料，是考虑其良好的粘接性能，可以将纤维和基体牢固的粘连起来。不仅仅如此，基体还需发挥均匀分散载荷的作用，通过界面层，将载荷传递到纤维，从而使纤维承受剪切和压缩的载荷。当两者存在良好的复合状态，并且使结构设计趋于最佳化，就能最大程度上发挥复合材科的综合性能。
(1)抗疲劳性能好：所谓瘦劳破坏指的是材料在承受交变负荷时，形成裂缝继续扩大而引起的低应力破坏。纤维增强树脂基复合材料的疲劳破坏的发生过程是，首先出现裂缝，继而裂纹向进一步扩大的趋势发展，直到被基体和纤维的界面拦阻。在此过程中，纤维的薄弱部位最先被破坏，随之逐渐扩延到结合面。因此，纤维增强树脂基复合材料在瘦劳破坏前存在明显的征兆，这与金属材料的疲劳发生截然不同。这也是它的抗遗劳性能好的具体表现。
(2)高温性能好：纤维增强树脂基复合材料具有很好的耐热性能。将材料置于高温中，表面分解、气化，在吸热的同时又冷却下来。材料在高温下逐渐消失的同时，表面又有很高的吸热效率。这些都是材料高温性能卓越的物理特征。
(3)高比强度和比模量：纤维增强树脂基复合材料具有高
比强度和高比模量的特征。基至在和钢、铝、钛等金属材料相比，它的力学性能也十分出色。这种材料在宇航工业中，受到极大的应用。
(4)安全性能好：纤维增强树脂基复合材料中分布的纤维数量巨大，并且密度强，用数据来说明的话，每平方厘米的复合材料上的纤维数量少则几千根，多则达到上万根。即便材料超负荷，发生少量纤维的断装情况，载荷也会进行重新分配，着力在尚未断裂的纤维部分。因此，短时间内，不会影响到整个构件的承载能力。