单向碳纤维增强塑料

由于相比传统的结构连接方法(如铆接)有很多优势，粘接剂连接越来越多地应用于许多行业，。尤其适在纤维增强复合材料行业，因为铆钉会打断纤维，从而削弱了层合板的力学性能。在航空结构中，粘接可以应用于金属-金属接头、复合材料-复合材料接头和复合材料-金属接头，以及部件的装配和修补。粘接接头的质量取决于胶粘剂、制造工艺、环境和载荷工况，以及被粘接基材的表面。CFRP（碳纤维增强塑料）组件用粘合剂粘合的表面通常是纹理表面，这是由于在生产过程中使用过程中使用脱模布或机械预处理，如砂光或铣削。脱模布用于纤维增强塑料的制造,有两个目的:在运输和储存过程中保护零件表面以及在随后的工作步骤中（如胶粘剂粘接），产生具有所需表面特性的可粘接表面。然而脱模布的使用并不简单。脱模布不仅很难去除，而且由脱模布产生的表面在粗糙度和元素组成方面发生了改变。本文研究了氟基脱模剂对碳纤维增强复合材料粘接性能的影响。在筛选范围内，研究了14种氟基脱模剂——ETFE脱模薄膜、PTFE涂层玻璃织物以及PTFE纤维织物。初步研究表明ETFE薄膜在粘附方面具有优势。研究内容包括:用剥离试验测定脱模剂的撕裂强度 测定了大气压等离子体预处理前后的元素组成(XPS)和表面特征(SEM)，通过离心黏附试验表征了拓扑结构变化对和黏附强度的影响。

纤维增强塑料即聚合物基纤维复合材料用术语，是纤维增强树脂基复合材料。因其优异的力学性能和较低的密度多用于汽车、航天领域。《GB/T 2576-2005 纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法》中规定了纤维增强塑料树脂需要使用索氏提取仪测定其中的不可溶分含量。本实验参照其方法对纤维增强塑料（玻璃钢）不可溶分含量进行测定。

GB/T1447—2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法：测试原理：沿试样轴 向匀速施加静态拉伸载荷 ，直到试样断裂或达到预定的伸长，在整个过程中，测量施加在 试样上的载荷和试样的伸长，以测定拉伸应力（拉伸屈服应力、拉伸断裂应力或拉伸强度）、拉伸弹性模 量 、泊松 比、断裂伸长率和绘制应力一应变曲线等。

本文使用岛津公司AG-X Plus电子万能试验机，塑料三点弯曲夹具，根据JIS K7074弯曲测试标准要求，采用速度控制方法对塑料进行弯曲试验。试验证明，岛津公司AG-X Plus可满足试验标准的各项指标要求，塑料三点弯曲夹具具有对中精度高，调整方便等优点。

纤维种类、编织方式、纤维表面处理、在树脂中的分散性和长径保留比、纤维含量都影响最终的增强效果。在微观尺度上，复合材料的强度决定于基体材料与增强纤维界面的强度，要实现这一点必须使材料在界面上形成能量的最 低结合，即液体与固体之间的润湿。因此研究复合材料中纤维和基体界面的组成、结构、控制、性能和改进界面相，是复合材料的基础理论之一。但玻璃纤维和碳纤维具有高强度低伸长，易弯曲脆断等特性，给样品制备带来很大的困难。本文以碳纤维增强树脂为例进行样品制备。

一般来讲，对于各项异性的材料，其拉伸与压缩的力学性能一般不一致。为了对材料有更深入的了解，其压缩的弹性模量也是重要考量因素之一。本试验主要使用压缩夹具，配合位移计精准测试样品的应变量，对纤维增强型塑料的压缩性能进行测试。试验便捷且拥有较高测试精度。本试验参考《GB/T 1041-2008塑料压缩性能的测定》标准进行试验。

通过使用精密万能试验机Autograph AGX-V、复合材料用压缩试验夹具及各种选配品，可评估CFRP的压缩特性及其温度依赖性。

AGX-V系列的模拟输入通道多达20个，因此在 实际结构试验中可以在多点上进行应变测量。此外，通过使用 USB摄像机记录与测试结果同步的视频，还可以对测试结果和 测试图像进行比较评估。

"本文使用岛津公司AG-X Plus 电子万能试验机，HPV-X2 高速摄像机，楔形夹具，根据拉伸测试标准要求，采用速度控制方法对碳纤维增强塑料进行拉伸试验。试验证明，岛津公司AG-X Plus 可满足试验标准的各项指标要求，HPV-X2 高速摄像机具有操作方便，精度高，楔形夹具具有在测试中不打滑，断口位置好等特点"

我们常常在塑料中填充各种类型的材料以提高塑料的机械力学性能和热性能。有机填充物和增强材料（如木屑）可以提高塑料的刚性。纤维的填充有助于提高材料的硬度和结构强度。除了天然的有机纤维（如黄麻和剑麻）；还有人工合成的无机纤维（如玻璃纤维和碳纤维）；并且有如芳香族聚酰胺类的有机纤维作为增强材料。芳香族聚酰胺类纤维由于其较高的拉伸强度和相对较高的热分解温度（大约550° C ），在增强塑料中尤其显得不同寻常。

现代自行车的车架由碳纤维增强塑料制成，极其轻便和坚固。但是该种车架的故障情况与原先金属车架完全不同。碳纤维增强塑料制成的车架不会像金属车架那般折弯，而是会断裂，这容易使车手陷入危险，故障可能导致人身伤害甚至死亡。在此种危及生命的事故发生之前，使用FLIR红外热像仪可对碳纤维增强塑料的故障进行脉冲热成像质量检测。位于德国丁斯拉肯的Carl Messtechnik正是提供此类服务的公司。

我们常常在塑料中填充各种类型的材料以提高塑料的机械力学性能和热性能。有机填充物和增强材料（如木屑）可以提高塑料的刚性。纤维的填充有助于提高材料的硬度和结构强度。除了天然的有机纤维（如黄麻和剑麻）；还有人工合成的无机纤维（如玻璃纤维和碳纤维）；并且有如芳香族聚酰胺类的有机纤维作为增强材料。芳香族聚酰胺类纤维由于其较高的拉伸强度和相对较高的热分解温度（大约550° C ），在增强塑料中尤其显得不同寻常。

"发泡塑料是轻质的，具有优异的隔热和减震性能的材料。本试验通过使用岛津AGS-X 电子万能试验机测定其三点弯曲性能，采用符合JIS K 7171 标准的挠度测量装置和试验速度，该标准通常用于塑料的强度评定，并比较了有无纤维素和是否为发泡塑料的弯曲强度的差异。"

碳纤维复材是由碳纤维和树脂等多种材料组成的一种高性能复合材料。碳纤维具有高强度、高模量、轻质等优良性能，是制备高性能复合材料的理想增强材料。碳纤维复材因其高强度、轻质、抗腐蚀、高耐久性等优良性能，在航空航天、汽车、体育器材、建筑、医疗等领域得到广泛应用。

常规试验中,Ⅰ型试样的加载速度为10 mm/min Ⅱ 、Ⅲ型试样的加载速度为5 mm/min 仲裁试验中，l、Ⅱ和Ⅲ型试样的加载速度均为2 mm/ min.

现代自行车的车架由碳纤维增强塑料制成，极其轻便和坚固。但是该种车架的故障情况与原先金属车架完全不同。碳纤维增强塑料制成的车架不会像金属车架那般折弯，而是会断裂，这容易使车手陷入危险，故障可能导致人身伤害甚至死亡。

测定压缩弹性模量时，在试样高度中间位置安产测变形的仪表，施加初载（约5%的破坏载荷)，检查并调整试样及变形测量系统，使整个系统处于正常工作状态以及使试样两侧压缩变比较一致。然后以一定的间隔施加载荷，记录相应的变形值。至少分五级加载，所施加的载荷不宜超过破坏载荷的50%。一般至少重复测定三次，取其二次稳定的变形增量。

碳纤维被广泛用作复合材料中的增强材料。由于碳纤维较脆，在制造过程中会因机械摩擦而出现许多问题，例如断丝和起毛。因此，碳纤维一般在表面上胶或包覆上胶层，胶层通常由聚合物组分组成的溶液或乳液中获得。从实用的角度来看，施胶配方应易于使用、长期储存（超过6个月）稳定、无毒和环保。在该项工作中，为了改善碳纤维和热塑性基体(PEEK)之间的界面，优化纤维上的稳定性和成膜，研究了表面活性剂的性质和浓度的影响，以及PEI浓度对施胶分散体特性的影响。获得的分散体通过LUMiFuge快速评估稳定性。

采用LaVison公司的StrainMaster形变应变测量系统，对工业侧流多纤维增强钙铝矾基复合材料的力学性能进行了测量和研究。

本文使用岛津公司AG-X Plus电子万能试验机，开洞压缩夹具，视频引伸计，根据ASTM-D6484测试标准要求，采用位移速度控制方法对碳纤维增强塑料进行压缩试验。试验证明，岛津公司AG-X Plus配上对应夹具可满足试验标准的各项指标要求。

采用LaVision形变应变分析测试系统StrainMaster对水化钢包渣和石膏的应变硬化聚丙烯纤维增强复合材料的效应进行了测量和分析研究。

随着工业的迅速发展、塑料电镀的应用日益广泛,成为塑料产品中表面装饰的重要手段之一.目前国内外已广泛在ABS、聚丙烯（PP)、聚砜、聚碳酸酯(PC）、尼龙（PA）、酚醛玻璃纤维增强塑料、聚苯乙烯等塑料表面上进行电镀,其中尤以ABS塑料电镀应用最广,电镀效果最好。

本文参考了《GB/T 34520.3-2017连续碳化硅纤维测试方法 第3部分：线密度和密度》中关于《GB/T 1446-2005 纤维增强塑料性能试验方法总则》的要求，使用岛津电子万能试验机AGS-X对碳化硅纤维（SiC）束丝进行拉伸测试，获取拉伸强度，弹性模量与断裂点行程应变。试验证明了岛津AGS-X电子万能试验机配合气动双推夹具，可以满足碳化硅束丝拉伸测试的需求。

环氧树脂是一种热固性的环氧化高分子材料，与固化剂混合时会发生交联和固化反应。环氧树脂一般是由双酚A和环氧氯丙烷聚合而成。在1927年，美国首次进行由环氧氯丙烷合成树脂的商业尝试，环氧树脂树脂有着广泛的应用范围，包括涂料、粘合剂、碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料（当然，聚酯、乙烯基酯以及其它热固性树脂也常用于玻璃纤维增强塑料）。

未经过表面处理的碳纤维表面能低，约为2.7×10-3N/m，表面呈现憎液性，缺乏有化学活性的官能团，限制了碳纤维作为电极材料的应用。70年代中期发展起来的化学修饰电极(Chemically Modified Electrode，简称CME)，为碳纤维电极的制备提供了新的思路。它是通过在电极表面进行分子设计，将具有优良特性的分子、离子、聚合物固定在电极表面，改变电极和电解液界面的微结构，使电极具有良好的电催化性能。CME丰富了电极材料，为直接氧化处理有机物开辟出新的途径。本文通过实验发现：采用0.5mol L-1磷酸溶液，2.0A/g的电流密度，通电5min电化学氧化处理的碳纤维为最佳方案。氧化处理后碳纤维接触角下降了约16o，表面能增加了近9倍，与环氧树脂基体粘接性能提高了33%，电化学响应明显改善。这些实验说明了电化学氧化改性是有效的手段，它使得碳纤维表面接上了数量丰富的活性官能团。通过红外光谱确定碳纤维表面接上的活性官能团主要为内酯基、羧基和羟基。系统讨论了未处理碳纤维在无机酸、无机盐和碱溶液中的电化学性质，表明碳纤维在酸性溶液中氧化最剧烈，中性溶液中的氧化较弱，碱性溶液的变化几乎可以忽略，说明选取磷酸电化学氧化碳纤维是合理的途径。分析了处理后碳纤维的电化学行为，0.5V氧化峰反映出纤维表面一些化学键发生了断裂，表面活性碳原子增加，表面已有的一些官能团被进一步氧化；0.19V氧化峰是纤维表面活性碳原子和吸附的氢氧根离子发生电化学氧化所致。实验还发现，处理后的碳纤维对电极分析标准溶液K4Fe(CN)6加KCl混合溶液、FeSO4加HClO4混合溶液有良好的电化学响应，是适合作为电化学分析的电极。将处理后的碳纤维和碳纳米管电极应用于水溶液中低浓度苯酚(低于5m mol L-1)的检测和氧化处理，发现碳纤维和碳纳米管电极可以在较低的电位(1.0VvsSCE)实现连续氧化，能克服电极吸附。恒电位氧化显示，碳纤维在1200s内保持了电极活性，能有效降低水溶液中的苯酚含量；碳纳米管电极在6000s之后仍然能保持活性，能逐渐将苯酚氧化直到完全清除。分析苯酚的氧化路径显示，苯酚被直接氧化为CO2，避免了二次污染，这证明了碳纤维和碳纳米管作为电极材料，在对污水中苯酚处理方面有应用前景。

高低温拉力试验机可以对增强塑料在不同温度下的拉伸性能进行评估。通过施加拉伸载荷并测量应变和应力，可以获得塑料的拉伸强度、屈服强度、延伸率等参数。这些数据对于确定增强塑料的力学性能和应用范围非常重要。

本方法是用来研究塑料的压缩性能,测定塑料的压缩强度，抗压模量以及在规定的条件下求压缩应力-应变关系。国际标准ISO 604规定的试验方法，适用于下列范围的材料：- 刚性和半刚性的热塑性浇注和挤压材料。包括用短纤维来混和和填充的增强塑料；小的棒材，板材或附加非填充形式的小颗粒；以及刚性-半刚性的热塑性材料。- 刚性和半刚性的热固性浇注材料，包括填充和增强的化合物；刚性-半刚性的热固性片材。- 热致液晶聚合物。

针对碳纤维隔热保温材料这种在高温真空和惰性气体环境下的唯一一类耐高温隔热保温材料，本文介绍了碳纤维隔热保温材料高温导热系数测试中的特点，以及国内外针对碳纤维隔热保温材料导热系数测试技术的发展现状，并详细介绍了国外碳纤维保温材料导热系数测试结果，以及上海依阳公司采用稳态热流计法对国产石墨硬毡导热系数的测试结果。

采用干法混炼工艺研究玻璃纤维增强橡胶复合材料的耐磨性。结果表明，玻璃纤维的加入可以提高橡胶的耐磨性，并且橡胶的耐磨性与强度和硬度具有线性关系。

碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。利用TC3000热线法导热系数仪，测量了室温下不同材料碳纤维和不同工艺制成的碳毡的导热系数，由于对样品尺寸要求低，测量使用非常方便。