单向纤维增强树脂基复合材料的制备及表征

单向纤维增强树脂基复合材料的制备及表征

一．实验目的

1. 掌握手糊模压法制备单向碳纤维增强环氧树脂复合材料的工艺技术。

2. 学会利用电子万能实验机表征材料的层间剪切强度等力学性能的测试方法。

二．实验原理

碳纤维作为一种高性能纤维，具有高比强度.高比模量.导电.传热.减震.耐腐蚀.耐疲劳等一系列优异性能，被广泛地用作复合材料的增强体，以发挥其优异的性能。碳纤维作为复合材料的增强体，除了在航空航天领域.国防军事领域和体育休闲用品具有广泛的应用外，在汽车构件.风力发电叶片.建筑加固材料.增强塑料.钻井平台等领域的应用也正在兴起。与此同时，碳纤维在压力容器.医疗器械.海洋开发.新能源等领域的应用还有待开发。

碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP)是以碳纤维为增强材料，合成树脂为基体材料，通过各种成型工艺复合而成的一种新型结构材料。CFRP是目前最先进的复合材料之一，它主要具有以下优点而被广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料

凝胶渗透色谱（平均分子量以及分子量分布).j基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱（分子量）.核磁共振波谱（氢位移）等；

②以多乙烯多胺为起始剂.接枝POEO的聚醚的分析与表征，包括傅里叶变换红外光谱（-CONH-的N-H键的弯曲振动峰.C-N键的伸缩振动峰.C=O的伸缩振动等）.凝胶渗透色谱（平均分子量以及分子量分布）.基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱（分子量）.核磁共振波谱（氢位移）等。

（三）表面活性.界面活性和破乳性能

①以四乙烯五胺为起始剂的两嵌段聚醚大分子在水溶液中的表面活性。

采用滴体积法测定两嵌段聚醚大分子水溶液的表面张力，测定温度(25.0±0.1)℃。

②以多乙烯多胺为起始剂的两嵌段聚醚大分子在水溶液中的表面活性。

同上

③两嵌段聚醚在油水界面的界面活性。

界面活性采用旋转液滴法测定两种胡混溶流体的界面张力（γ），其计算公式如式（72-3）和式（72-4）。

④两嵌段聚醚的破乳性能

（Ⅰ）参照标准脱水率试验方法为中国石油天然气行业SY/T5281-2000《原有破乳剂使用性能检测方法（瓶试法）》及中国海洋石油总公司企业标准Q/HS2020-2004，破乳条件参照油田产出液处理过程条件。

（Ⅱ）W/O原油乳状液的配制于45℃恒温水浴预热后，在50℃.转速为800～1000r·min-1的条件下，将污水分次缓慢加入某油田综合脱水.脱汽油样中，按1：1的质量比混合，机械搅拌2h。通知染色法或滤纸法测定乳状液类型。

（Ⅲ）实验过程将原油乳状液样品导入脱水试瓶中，在55-60℃下将其预热15min。向试瓶中注入原油破乳剂溶液，采用机械振荡或人工振荡法进行振荡。机械振荡法为旋紧瓶盖后将试瓶迅速放置在振荡机上，震荡0.5~5min并充分混匀，取下脱水试瓶，松动瓶盖，将试瓶置于恒温水浴中静置沉降。人工振荡法是将脱水瓶颠倒2 ~5次，缓慢松动瓶盖放气后，重新旋紧瓶盖，采用手工方式直接振荡，或将试瓶放置在人工振荡箱内，水平振荡50~200次，振幅大于20cm。充分混合均匀后，松动瓶盖，并将脱水试瓶置于65~70℃的恒温水浴中静置沉降。记录不同时间的脱出水量，并与终止沉降时观察污水颜色和油水界面状况。脱

出污水含油量按照SY/T5329-94测定，其净化油含水率按照ANSI/ASTMD4006-2007测定。（Ⅳ）原油破乳剂脱水率计算公式

2.参考以四乙烯五胺为起始剂的嵌段聚醚的制备步骤设计多乙烯多胺接枝POEO嵌聚醚的制备步骤。

3.对以多乙烯多胺为起始剂的嵌段聚醚的产量和产率进行讨论。

六．设计与研究内容

石油是一种不可再生的重要资源和优质能源，对一个国家的国民经济建设和国防都有着重要的作用。随着工业的迅速发展，对石油的需求量越来越大，为了满足世界对石油的日益增长的需要，提高石油采收率.充分利用有限的石油资源，具有特别重要的意义。与充分利用有限的石油资源.提高石油采收率密切相关的问题是原油乳化体系的稳定性研究和高效原油破乳剂的合成。学生可以通过两嵌段聚醚大分子的合成.调研文献.设计实验方案.性能评价，最终了解破乳剂在油水界面的作用规律。

1.在实验过程中对于PO和EO的比例应该如何设计，与最终聚醚产物的水溶性.亲水疏水性质有什么关系。

2.以四乙烯五胺为起始剂的两嵌段聚醚大分子的分子结构是什么样的，画出大分子的结构简图。

3.两嵌段聚醚大分子在油水界面的作用规律是怎样的。油水作用机制与此类大分子的破乳性能有什么关系。