纺织学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (11): 84-88.doi: 10.13475/j.fzxb.20201004005

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碳纤维/聚丙烯/聚乳酸增强复合材料的力学性能

宋雪旸1, 张岩1, 徐成功2, 王萍1(), 阮芳涛2   

  1. 1.苏州大学 纺织与服装工程学院, 江苏 苏州 215000
    2.安徽工程大学 纺织服装学院, 安徽 芜湖 241000
  • 收稿日期:2020-10-20 修回日期:2021-08-11 出版日期:2021-11-15 发布日期:2021-11-29
  • 通讯作者: 王萍
  • 作者简介:宋雪旸(1999—),女,硕士生。主要研究方向为复合材料力学性能。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年科学基金项目(11602156);江苏省先进纺织工程技术中心协同创新基金项目-重点项目(XJFZ/2021/3);安徽省大学生创新创业训练计划项目(S201910363176)

Mechanical properties of carbon fiber/polypropylene/polylactic acid reinforced composites

SONG Xueyang1, ZHANG Yan1, XU Chenggong2, WANG Ping1(), RUAN Fangtao2   

  1. 1. College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou, Jiangsu 215000, China
    2. School of Textile and Garment, Anhui Polytechnic University, Wuhu, Anhui 241000, China
  • Received:2020-10-20 Revised:2021-08-11 Published:2021-11-15 Online:2021-11-29
  • Contact: WANG Ping

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摘要：

为在不改变碳纤维/聚丙烯(PP)复合材料力学性能前提下,降低复合材料中PP含量以减轻环境降解压力,通过在碳纤维/PP复合材料树脂体系中掺杂可降解的聚乳酸(PLA)形成共混树脂体系,并经热压成型制备碳纤维增强共混树脂复合材料。探究了PLA、PP共混体系质量比对复合材料冲击、弯曲和拉伸性能的影响。结果表明:随着树脂体系中PLA质量分数的增加,复合材料的冲击强度和弯曲强度都呈先降低后升高、再降低的趋势,拉伸强度呈现先升高后降低的趋势;当PLA质量分数为60%时,复合材料的冲击强度和弯曲强度最高,分别为21.8 kJ/m2和112.5 MPa,拉伸强度为37.2 MPa,复合材料的综合物理力学性能最优,与未添加PLA的复合材料的力学性能相近。

关键词: 碳纤维, 复合材料, 热压成型, 聚丙烯, 聚乳酸, 力学性能

Abstract:

In order to reduce the content of polypropylene (PP) in carbon fiber/PP composites and reduce the environmental degradation pressure without changing the mechanical properties of carbon fiber/PP composites, the carbon fiber/PP composite resin system was doped with degradable polylactic acid (PLA) to form a blended resin system, and the carbon fiber reinforced blended resin composites were prepared by hot pressing. The effects of the mass ratio of PLA toPP blends on the impact, bending and tensile properties of the composites were investigated. The results show that with the increase of mass fraction of PLA in resin system, the impact and bending strength of carbon fiber composites decrease first and then increase, while the tensile strength increases first and then decreases. When the PLA mass fraction is 60%, the impact strength and flexural strength of the composites are the highest at 21.8 kJ/m2 and 112.5 MPa, and the tensile strength is 37.2 MPa, which has the optimal comprehensive physical and mechanical properties, which is similar to the mechanical properties of the composites without PLA.

Key words: carbon fiber, composite, hot pressing, polypropylene, polylactic acid, mechanical property

中图分类号: 

  • TB332

表1

不同PLA质量分数PLA/PP共混膜的熔融指数"

PLA质量分数/% 0 20 40 60 80 100
熔融指数/(g·(10 min)-1) 7.7 8.2 18 44 55 >60

图1

连续碳纤维增强复合材料制备工艺示意图"

图2

不同PLA质量分数的复合材料冲击强度"

图3

不同PLA质量分数的复合材料弯曲性能"

图4

不同PLA质量分数的复合材料拉伸性能"

图5

不同PLA质量分数的复合材料拉伸断裂表面形貌(×40)"

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