薄层化大丝束碳纤维复合材料性能研究.pdf

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1、学术论文RESEARCH薄层化大丝束碳纤维复合材料性能研究StudyonPropertyofSpreadedLargeTowCarbonFiberComposites北京航空航天大学罗云烽孙永春段跃新肇研[摘要]采用自制多辊系统薄层化装置对12K和性能的碳纤维的应用也日益广泛，碳纤维需求量不断增50K大丝束碳纤维进行了薄层化试验，并研究了薄层化加，并随新应用领域的开发而成倍增长。对大丝束碳纤维的渗透特性以及复合材料的内部结构现阶段，碳纤维的价格已经成为制约其大规模应[3]和弯曲性能的影响。结果表明，对12K和50K大丝束用的主要因素

2、，因此各个碳纤维生产公司都致力于碳纤维，利用自制的薄层化装置均可以得到较理想的薄降低碳纤维的价格。在当今世界上，美国卓尔泰克层化效果；薄层化后由于纤维束厚度变薄，预成型体中（Zoltek）公司的碳纤维售价最便宜，该公司生产的碳纤纤维分布更均匀，预成型体的渗透率降低，渗透均匀性维PANEX33-0048（48K）售价约为T-300（12K）的一[4]提高；薄层化后大丝束碳纤维增强的复合材料内部缺陷半，使先进复合材料的成本可以大幅度降低。更少或更小，纤维-树脂分布均匀性提高；复合材料弯当然，大丝束碳纤维的应用也面临技术问题，由于曲模量和

3、弯曲强度均有提高，且性能分散性更小。树脂基体对大丝束纤维束内部的浸润性差，单丝间容易关键词：复合材料大丝束碳纤维薄层化渗产生孔隙且容易造成纤维相和树脂相的富集与分离等透率缺陷缺陷，从而使复合材料强度、刚度受影响，性能降低，性[ABSTRACT]Largetowcarbonfibers(12Kand能的分散性也相应较大，不能满足结构设计的要求。而[5-8]50K)arespreadedonaself-designedmulti-rollerssystem国内外正在开发的大丝束碳纤维薄层化技术在很大[9-10]withinseveral

4、special-shapedrollersaskernelparts.And程度上能减少此类缺陷的产生。本课题利用自制的[11]effectofspreadingprocessonthepermeabilitycharacter-大丝束碳纤维薄层化装置对大丝束碳纤维进行薄层isticsoflargetowcarbonfiber,ontheinnerstructureand化，并研究薄层化对大丝束碳纤维的成型工艺性能和大bendingperformanceoflargetowcarbonfiberreinforced丝束碳纤维增强复合材料

5、性能的影响。compositesarestudied.Resultsshowboth12Kand50Klargetowcarbonfiberscanbespreadedideallybyusing1试验方法self-designedspreadingsystem.Thankstothinnerthick-试验用大丝束碳纤维为T700SC（12K）和SIGRAFILnessoffibertow,theuniformityoffiberdistributioninper-C30T050EPY（50K），制备复合材料所用树脂为环氧formis

6、improved,thepermeabilityofperformisdecrease840S，渗透特性测试液体采用色拉油代替树脂进行。tohalf,andtheuniformityofpermeationisimproved.薄层化在自制大丝束碳纤维薄层化装置上完成。Therearelessinternaldefectsandsmallerinternaldefects薄层化对大丝束碳纤维渗透特性影响的试验在自制渗inspreadedlargetowcarbonfiberreinforcedcomposites,透率测定模具中进行，

7、通过测定色拉油浸润纤维时间andmoreuniformityoffiber-resindistributionisobtained.和距离的关系，按一维Darcy定律求得纤维铺层的渗透Thebendingperformancesuchasbendingmodulusand率。bendingstrengthofcompositesareimproved,andthedis-通过制备50K碳纤维单向板，按GB/T3356—1999crepancyofperformanceofcompositeissmaller.单向纤维增强塑料弯曲性能试

8、验方法测定50K碳纤维Keywords:CompositesLargetowcarbonfiber复合材料的弯曲性能，并通过金相显微镜分析复合材料SpreadingPermeabilityDefect试样的形貌，研究薄层化对复合材料性能