碳纤维增强木粉聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

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1、第３９卷第２期南京林业大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．２２０１５年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＥｄｉｔｉｏｎ）Ｍａｒ．，２０１５ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－２００６．２０１５．０２．０２３碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能∗杜凤，王伟宏（东北林业大学材料科学与工程学院，生物质材料与科学教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨１５００４０）摘要：将短切碳纤维（ＳＣＦ）与木粉（ＷＦ）、高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）塑料和

2、其他添加剂共混、熔融复合后，用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑（ＳＣＦ／ＷＦ／ＨＤＰＥ）复合材料；将碳布放置于木塑板上下表面，经模压成型制备碳纤维布增强木塑（ＣＦＣ／ＷＦ／ＨＤＰＥ）复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强ＷＦ／ＨＤＰＥ复合材力学性能的影响，并利用扫描电镜（ＳＥＭ）和红外光谱（ＦＴＩＲ）对碳纤维进行表征。结果表明：与纯ＷＦ／ＨＤＰＥ复合材相比，碳纤维加入量为１０％时，复合材料的力学强度提高幅度最大，拉伸强度和弯曲强度分别提高了８?４％和１０?６％；当碳纤维加入量为６％时，复合材料的韧性提高幅度最大，断

3、裂伸长率提高了２５?９％，冲击强度提高了２４?４％。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后，其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比，碳布的增强效果更好，与短切碳纤维增强木塑（ＳＣＦ／ＷＦ／ＨＤＰＥ）复合材料相比，碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高６２％，断裂伸长率提高１４８％，弯曲强度提高７１％，冲击强度提高３１３％。关键词：木塑复合材料；碳纤维；力学性能；上浆剂中图分类号：ＴＢ３３２文献标志码：Ａ文章编号：１０００－２００６（２０１５）０２－０１３２－０５Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉ

4、ｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＷＦ／ＨＤＰＥｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ∗ＤＵＦｅｎｇ，ＷＡＮＧＷｅｉｈｏｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏ－ｂａｓｅｄＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈｏｒｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ（ＳＣＦ）

5、，ｗｏｏｄｆｌｏｕｒ（ＷＦ），ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＨＤＰＥ）ｐｌａｓｔｉｃ，ａｎｄｏｔｈｅｒａｄｄｉ⁃ｔｉｖｅｓｗｅｒｅｍｉｘｅｄａｎｄｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄ，ｔｈｅｎｔｈｅｙｗｅｒｅｈｏｔ⁃ｐｒｅｓｓｍｏｌｄｅｄｔｏＳＣＦ／ＷＦ／ＨＤＰＥｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｏａｒｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｉｚｉｎｇａｇｅｎｔｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｈｙｂｒｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｃａ

6、ｒ⁃ｂｏｎｆｉｂｅｒｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＳＥＭａｎｄＦＴＩＲ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＳＣＦ／ＷＦ／ＨＤＰＥｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ８．４％ａｎｄ１０．６％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓａｍｐｌｅｗｉｔｈｏｕｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｗｈｅｎＳＣＦｃｏｎｔｅｎｔｗａｓ１０％．ＷｈｅｎＳＣＦｃｏｎｔｅｎｔｗａｓ６％，ｔｈｅｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｔｂｒｅａｋａｎｄｉｍｐａ

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8、ｇｗｉｔｈＳＣＦ／ＷＦ／ＨＤＰＥｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｔｂｒｅａｋ，ｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ６２％，１４８％，７１％，ａｎｄ３１３％，ｒｅ⁃ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｅｎｃａｒｂｏｎｆｉ