【摘 要】
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随着先进复合材料在航空制造领域应用比重越来越高,开发高性能复合材料也越来越受到科研人员的重视。聚碳酸酯作为一种性能优异的热塑性树脂材料,由于其具有高比强度比模量、轻质等优点,因此常被应用于航空航天等领域,而石墨烯纳米片、碳纳米管、碳纳米纤维等碳基材料作为性能优异的纳米级填料,已经成为工业界及学术界的研究重点。因此为了探究填料种类及添加量对于聚碳酸酯复合材料性能的影响,本文选用聚碳酸酯作为基体,分别
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随着先进复合材料在航空制造领域应用比重越来越高,开发高性能复合材料也越来越受到科研人员的重视。聚碳酸酯作为一种性能优异的热塑性树脂材料,由于其具有高比强度比模量、轻质等优点,因此常被应用于航空航天等领域,而石墨烯纳米片、碳纳米管、碳纳米纤维等碳基材料作为性能优异的纳米级填料,已经成为工业界及学术界的研究重点。因此为了探究填料种类及添加量对于聚碳酸酯复合材料性能的影响,本文选用聚碳酸酯作为基体,分别选择石墨烯纳米片、碳纳米管、碳纳米纤维三种纳米级填料通过微型双螺杆挤出机制备碳基增强纳米复合材料。并通过注塑成型的方式将其制成测试件,分别对复合材料进行力学性能测试、抗冲击性能测试、导电性能研究、导热性能研究、热变形温度研究、动态热机械分析研究等,并采用电子显微镜对其进行分析与表征比较三种填料对聚碳酸酯性能的增强程度。其实验结果表明一定含量的碳基材料加入对于提升聚碳酸酯的拉伸强度有一定的效果,整体拉伸强度趋势均是随着碳基材料含量的增加呈现先升高后降低的趋势,其中碳纳米纤维增强效果最好,在添加量为2.5wt%时拉伸强度达到最高为90.3±2.5MPa,对比纯聚碳酸酯材料提升了24.1%,其次是碳纳米管,最后是石墨烯,而杨氏模量全部呈上升趋势,其中石墨烯纳米片在添加量为10wt%时杨氏模量达到3985.6±47.1MPa。碳纳米管对于增强聚碳酸酯冲击强度效果最好,在添加量为2.5wt%时,冲击强度已经达到了最高为180.3±1.8KJ/m~2,提升了5.4%。石墨烯纳米片、碳纳米管的加入对于增强材料的导电性能有一定的效果,具体表现在添加量为5wt%时达到了防静电效果。石墨烯纳米片在低组分添加时使得聚碳酸酯热变形温度小幅度提升,而后随着石墨烯纳米片继续添加,聚碳酸酯热变形温度大幅度下降,而碳纳米管和碳纳米纤维的加入使聚碳酸酯热变形温度持续下降。随着三种碳基材料的加入,玻璃化转化温度也全部呈现降低趋势。
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