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PBO纤维/环氧树脂复合材料耐老化性能研究开题报告

 2020-02-10 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

聚对苯撑苯并双噁唑(pbo) 纤维是一种芳香族杂环纤维,具有高强度,高模量,低密度等十分优异的力学性能,以及较好的耐热性能和抗冲击性能,作为高性能有机纤维以及先进复合材料增强体,在航天航空等尖端技术领域和民用领域具有广阔的应用前景,被誉为“21 世纪超级纤维”。 pbo 纤维于20世纪80年代由斯坦福大学和美国空军联合研发得到,而后美国陶氏(dow)化学公司得到授权,并对pbo进行了工业性开发,90年代由日本东洋纺获得授权后得以量产。

环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚a或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性,可用多种含有活泼氢的化合物使其开环,固化交联生成网状结构,因此它是一种热固性树脂。环氧树脂基复合材料作为一种重要的低成本、高性能新型复合材料,在生产实践以及科研领域都有着极大的应用空间。

然而,已有研究表明,pbo 纤维增强复合材料可能存在抗湿热老化性能较差等问题,这在一定程度上限制了pbo 纤维的大规模应用。2003 年,采用日本东洋纺公司生产的pbo 纤维制成的防弹衣,由于受到潮热等因素的影响,在没到使用年限5 年时,即出现了性能退化,这一事件引起了人们对pbo 纤维老化问题的普遍关注,国内外由此开展了对pbo 纤维老化和防老化问题的广泛研究。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:开展pbo纤维表面处理,pbo纤维/环氧树脂复合材料缠绕工艺、复合材料湿热老化和紫外老化性能评估,拉伸性能等研究,考查pbo纤维表面处理、老化条件等复合材料微观结构和力学性能的影响。

目标:完成查阅相关文献不少于15篇,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解课题对社会、健康、安全、成本及环境等的影响,完成不少于5000字的英文文献的翻译,完成不同增韧剂的两种环氧树脂的拉伸、弯曲性能测试,完成pbo纤维的表面处理和复合材料nol环缠绕件的制备,完成复合材料nol环湿热老化和紫外老化处理,完成老化前后的nol环的拉伸性能测试,并研究断面特性,完成毕业设计论文。

拟采用的技术方案及措施:加入不同量的增韧剂制成环氧树脂板,使用雕刻机制成标准拉伸和弯曲试样,使用电子万能试验机和应变仪测试其拉伸、弯曲性能,使用烘干机对pbo纤维进行烘干处理,使用缠绕机进行复合材料nol环的制备,将试样分组,分别于湿热条件和紫外条件放置0、7、14、21、28、35天,并用电子万能试验机测试其拉伸强度、拉伸模量和断裂延伸率,使用sem进行断面扫描,观察其断面特性。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,完成pbo纤维表面处理和nol环制备。

第8-10周:完成nol环湿热和老化实验研究。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 王斌 ,金志浩,刘爱华 ,丘哲明 .pbo纤维复合材料的拉伸性能研究[j].宇航材料工艺,2004,34(2):58-61.

[2[1]刘夏清,邹德华,牛捷,刘兰兰,李稳,李芝华,李慧.pbo纤维复合材料的研究及进展[j].工程塑料应用,2017,45(3):138-141.]刘夏清,邹德华,牛捷,刘兰兰,李稳,李芝华,李慧.pbo纤维复合材料的研究及进展[j].工程塑料应用,2017,45(3):138-141.

[3] 张鹏,金子明,宫平,郭忠仁,钟蔚华,曲志敏.pbo纤维及复合材料研究进展[j].工程塑料应用,2011,39(10):107-110.

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