不同尺寸异形纤维对复合材料性能的影响

论文摘要

自行设计、委托加工了几组不同形状、不同尺寸的纺丝模口,纺制了相应的纤维,用光学显微镜、力学性能测试、纤度等手段研究了纤维的结构和性能；并用该纤维与PE一起,制备了两种复合材料,通过力学性能测试分别研究了纤维对其增强复合材料性能的影响。第一种复合材料是将纤维和PE基体直接复合而制成的纤维/PE复合材料；第二种复合材料是在上述复合材料的基础上加入CaCO3粉体制备而成的纤维/PE/CaCO3复合材料,其中CaCO3有经过表面处理处理和未经处理的两种形式。结果表明,等体积下,异形模口的表面积大于圆形模口；同种形状模口相比较,相对体积大的,相对表面积也较大；各种纤维的横截面形状基本保持喷丝孔形状,但由于表面张力的存在,各种异形纤维都有趋于圆形的倾向；无论是圆形纤维、还是各种异形纤维,其纤维/PE复合材料的断裂强度均明显高于纯PE的断裂强度,纤维材料的加入明显提高了基体的断裂强度；不同形状但相对体积相等的纤维相比较,它们的纤度值基本相等,圆形纤维的断裂强度高于异形纤维,异形纤维的相对表面积比圆形的大,同等条件下复合时比圆形纤维更能增强复合材料的强度；同种形状不同尺寸的纤维相比较,纤维纤度大,复合材料的断裂强度也大,这是因为纤维纤度大,其实际体积和实际表面积就更大,而且其纤维单丝强度也大；CaCO3粉体的加入确实提高了复合材料的性能,在复合材料中的含量均为5%时,经过表面处理的CaCO3更能显著提高复合材料的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 异形纤维
• 1.1.1 异形纤维的发展状况
• 1.1.2 异形纤维的功能
• 1.1.3 异形纤维在纺织品方面的应用
• 1.1.4 异形纤维在其它方面的应用
• 1.2 碳酸钙粉体
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 碳酸钙的基本性质与改性
• 1.2.3 碳酸钙的应用
• 1.3 复合材料
• 1.3.1 国内复合材料的发展现状
• 1.3.2 国外复合材料的发展现状
• 1.3.3 复合材料的性能
• 1.3.4 复合材料的用途
• 1.4 钢纤维混凝土复合材料
• 1.5 异形纤维在复合材料上的应用
• 1.6 本课题的研究目的和意义
• 第2章 异形纤维复合材料的制备
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备及仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 喷丝孔的确定
• 2.3.2 异形纤维的制备
• 2.3.3 观察纤维的横截面形状
• 2.3.4 测定纤维的体积和表面积
• 2.3.5 测定纤维的纤度和断裂强度
• 2.3.6 异形纤维/树脂基复合材料的制备与性能测试
• 2.3.7 碳酸钙粉体的表面改性
• 3粉体/纤维/树脂基复合材料的制备与性能测试'>2.3.8 CaCO₃粉体/纤维/树脂基复合材料的制备与性能测试
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 喷丝孔参数的计算结果
• 3.2 纤维的各项性能参数
• 3.2.1 纤维横截面形状的测定
• 3.2.2 纤维体积和表面积的测定
• 3.2.3 纤维纤度及断裂强度的测定
• 3.3 异形纤维/树脂基复合材料性能的测定
• 3.4 碳酸钙粉体的分散形态
• 3粉体/纤维/树脂基复合材料性能的测定'>3.5 CaCO₃粉体/纤维/树脂基复合材料性能的测定
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢