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碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)具有加工性能好,比强度高,密度低等优点,是目前受到广泛关注的一类复合材料。湿法造纸技术结合热压模塑(造纸/热压模塑)工艺制备短切碳纤维增强热塑性复合材料(CCFRTP)是一种高效的制备工艺,有助于提高纤维在树脂基体中的分散性,有助于控制纤维在基体中的取向分布。本文以碳纤维以及热塑性纤维为原料,研究了纤维在水中的分散性能,采用计算机软件模拟碳纤维含量、长径比以及取向分布对复合材料的影响,以及木质素的添加对碳纤维增强聚丙烯材料的耐热氧老化的影响。采用不同种类的分散剂以及分散体系,包括羧甲基纤维素(CMC)、聚氧化乙烯(PEO)、聚醚、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)以及聚醚/APAM体系,研究了碳纤维(CFs)、聚丙烯纤维(PPFs)、聚酯纤维(PETFs)在水溶液中的分散性能。实验表明聚醚/APAM复配分散体系可以有效提高碳纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维在水溶液中的分散性,聚醚和APAM最佳复配浓度分别为50mg/l和10mg/L。进一步研究聚醚/APAM分散体系对纤维表面润湿性,发现聚醚与APAM及其混合分散体系对聚酯纤维和尼龙66纤维的表面润湿能力较强。采用Digimat软件包,对由造纸/热压模塑工艺制备的碳纤维增强聚丙烯(CF/PP)复合材料建立等效体积单元(RVE),研究了碳纤维含量、长径比和基体中的纤维取向对复合材料力学性能、导热性能和导电性能的影响。模拟结果显示,碳纤维含量从5wt%增加至30wt%,复合材料弹性模量、导热系数和电导率分别增加290%、28%和750%。纤维长径比从100上升至700,复合材料电导率增加了约5400%,但弹性模量及导热系数变化较小。结合手工抄纸工艺特点,纤维取向张量的变化对复合材料RVE的弹性模量和导热系数的影响较小,取向张量在x轴方向从0.485上升至0.495,电导率在此方向上增加了 27.7%左右。含有木质素的CF/PP复合材料的动态氧化诱导时间低于不含木质素的样品,且随木质素含量的提高,复合材料氧化诱导时间降低,说明木质素的加入导致CF/PP复合材料耐热氧老化能力的降低。含2%木质素的样品热氧化实验前后拉伸强度保有率最高,可达84.6%。但是1%木质素样品热氧化实验前后拉伸强度保有率(69.1%)低于未添加木质素的样品(72.7%)。研究碳纤维以及热塑性纤维的分散有助于提高生产效率,降低机械搅拌导致的纤维长度的损伤,有助于开发造纸/热压模塑工艺制备CCFRTP。计算机软件模拟造纸/热压模塑法制备的CF/PP复合材料性能,有助于提高研发速度,并且为CCFRTP的其他制备方法的研发提供帮助。研究木质素对CF/PP复合材料耐热氧老化的影响,有助于开发者利用木质素降低CF/PP复合材料的耐热氧老化这一特征,进一步设计实验,提高木质素在塑料行业的应用。