风机叶片用玄武岩纤维复合材料的改性研究

论文摘要

玄武岩纤维具有高强度、高模量、耐高低温性能好等优点,成为风机叶片增强材料研究的新方向。但其存在韧性差的缺点,本文采用手糊成型工艺制备了玄武岩纤维复合材料,用橡胶和无机粒子对复合材料进行改性。研究表明,未改性时玄武岩复合材料的拉伸强度和拉伸模量分别为503.13 MPa和15.6 GPa,弯曲强度和弯曲模量分别为400.25 MPa和20.6 GPa;冲击强度为255.4 kJ/m2;磨损量为969.81 g/m2。采用丁腈橡胶（NBR）对复合材料改性后,力学性能和耐磨粒磨损性能得到显著提高,其中液体NBR的改性效果优于固体NBR,液体NBR-40的改性效果要优于NBR-26。随着NBR-40量的增加,复合材料的力学性能均呈先上升后下降的趋势,当添加量为5%时力学性能达到最大值,拉伸强度和拉伸模量分别提高了24.43%和18.46%;弯曲强度和弯曲模量分别提高了17.62%和15.10%;冲击强度提高了17.52%。此时,磨损量下降了45.24%。纳米TiO2、蒙脱土、硅灰石和重质碳酸钙四种无机粒子对复合材料力学性能和耐磨粒磨损性能均有不同程度的提高。其中,蒙脱土对复合材料的改性效果最好,添加量为3%时性能最优,拉伸强度和拉伸模量分别提高了11.35%和12.31%,弯曲强度、弯曲模量分别提高了17.92%和20.39%,冲击强度提高了11%,磨损量也下降了15.37%。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 风力发电机的概况和发展
• 1.1.1 风力发电机的发展和应用
• 1.1.2 叶片材料的发展和应用
• 1.2 玄武岩纤维及其复合材料概述
• 1.2.1 玄武岩纤维基本特点
• 1.2.2 玄武岩纤维聚合物复合材料的界面改性
• 1.2.3 玄武岩纤维聚合物复合材料
• 1.2.4 与其它纤维混杂的玄武岩复合材料
• 1.3 纤维增强乙烯基树脂复合材料的增韧改性
• 1.4 玄武岩纤维复合材料的成型工艺
• 1.5 本课题研究意义和内容
• 2 实验方法与仪器
• 2.1 实验药品与仪器
• 2.1.1 实验原料及试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 复合材料的制备
• 2.3 性能测试与表征
• 2.3.1 拉伸性能测试
• 2.3.2 弯曲性能测试
• 3.3.3 冲击性能测试
• 2.3.4 磨粒磨损性能测试
• 2.3.5 扫描电子显微镜（SEM）测试
• 3 预实验
• 3.1 凝胶实验
• 3.2 树脂含量对复合材料拉伸强度的影响
• 3.3 小结
• 4 橡胶对玄武岩纤维复合材料性能的影响
• 4.1 液体橡胶对复合材料性能的影响
• 4.1.1 力学性能
• 4.1.2 磨粒磨损性能
• 4.2 固体橡胶对复合材料性能的影响
• 4.2.1 力学性能
• 4.2.2 磨粒磨损性能
• 4.3 液固橡胶对复合材料性能影响的对比分析
• 4.4 SEM 分析
• 4.5 小结
• 5 无机粒子对复合材料性能的影响
• 2 对复合材料性能的影响'>5.1 纳米TiO₂对复合材料性能的影响
• 5.1.1 力学性能
• 5.1.2 磨粒磨损性能
• 5.2 纳米片层蒙脱土对复合材料性能的影响
• 5.2.1 力学性能
• 5.2.2 磨粒磨损性能
• 5.3 针状硅灰石对复合材料性能的影响
• 5.3.1 力学性能
• 5.3.2 磨粒磨损性能
• 5.4 重质碳酸钙对复合材料性能的影响
• 5.4.1 力学性能
• 5.4.2 磨粒磨损性能
• 5.5 无机粒子对复合材料性能影响的对比分析
• 5.6 SEM 分析
• 5.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集