论文部分内容阅读
PC/ABS合金由于具有PC和ABS两种塑料的性能优点,应用非常广泛,尤其是在汽车行业中,汽车的操作面板、仪表盘、反光镜、门扶手等均是采用PC/ABS合金材料制造而成。目前随着汽车工业的发展以及节能减排概念的提出,为了减少油耗,人们开始追求汽车轻量化发展,降低车体重量最有效的方法是采用碳纤维增强复合材料来替代车体中传统的金属材料。但是碳纤维复合材料加工成本高、回收利用难的问题始终难以解决。本实验的意义是通过利用碳纤维工业生产过程中预氧化、纺丝等环节产生的碳纤维废丝来增强PC/ABS合金制备碳纤维增强型复合材料,该复合材料不仅可以降低加工成本,还能获得优异的材料性能,拓展了PC/ABS合金的应用领域。本课题的主要研究内容是通过双螺杆挤出机熔融挤出制备碳纤维废丝增强PC/ABS合金的复合材料;实验首先通过对碳纤维废丝进行硝酸刻蚀和表面挂胶处理,提高纤维废丝表面的反应活性,改善纤维与基体的粘结性能;其次是对PC/ABS合金进行相容性改性,选用ABS-g-MAH作为相容剂,改善PC与ABS两相相容性。最后还研究了PC和ABS配比、碳纤维废丝含量以及加工工艺等因素对复合材料综合性能和微观形貌的影响。研究结果发现:经过表面处理后的碳纤维废丝表面出现大量沟槽结构,表面粗糙度和表面积增加,这样的表面形貌有助于纤维与基体的粘结;相容剂TRD-150的加入,使分散相更加细化、均匀,同时两相的玻璃化转变温度变得更加接近,进一步说明两相相容性的改善。PC的含量对合金的性能影响显著,当PC含量为60%-80%时,合金的冲击强度较高;随着碳纤维废丝含量的增加,复合材料的拉伸性能、弯曲性能及热变形温度均显著提高,电阻率急剧下降,但是冲击强度则呈现先增大后减小的趋势,且在纤维废丝含量为15%时达到最大值。同时纤维废丝的加入能够提高复合材料的热稳定性和储能模量,并使损耗因子降低;提高加工温度,能够改善纤维废丝在基体中的分布,但是对复合材料性能影响不够显著;提高螺杆转速,则使纤维废丝在基体中的长度变短,但是混合效果更好,为了兼顾纤维长度和混合效果,螺杆转速控制在120r/min时,复合材料的综合性能最好。通过实验结论可知,经过表面处理后,碳纤维废丝具有非常出色的增强效果,能够显著提高复合材料机械性能和热变形温度,同时使材料具有较好的防静电能力;而碳纤维废丝相比成品碳纤维价钱低廉,能够有效降低材料的生产成本,因此本实验所涉及的制备复合材料的方法具有实际应用意义。