摘要
芳纶纤维是一种在弹性模量、拉伸强度、耐磨性以及化学稳定性方面表现极其出色的全芳香族聚酰胺类特种纤维，芳纶纤维表面平正整齐，化学惰性强，与基体界面结合力较低，在载荷作用下，其复合材料容易造成纤维脱粘等破坏，同样影响着机加工表面质量。降低制造成本、扩充产业化应用规模，是芳纶纤维未来发展的方向，而其表面功能化及改性是关键所在。 在本文中，采用多巴胺(Dopamine，DOP)仿生修饰芳纶纤维表面，为多壁碳纳米管(Multi-wall carbon nanotubes，MWCNTs)沉积建立桥连作用，进而制备成芳纶纤维增强环氧树脂基复合材料(Aramid Fibre Reinforced Plastic，AFRP)，在赋予其电学功能的同时，提升了AFRP力学性能以及加工性能。本文探究了多巴胺(Polydopamine，PDA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)改性芳纶纤维的方法以及工艺条件，提出了新的平均模量通用理论公式，完成了改性复材铣削试验，并搭建了切削力预测模型。本文主要研究工作和研究成果如下: (1)探究了纤维表面二次功能化的机理，提出了聚多巴胺/多壁碳纳米管改性芳纶纤维的方法以及工艺条件，并观测了改性后的纤维表面形貌变化以及表面结构改变，以确保PDA的成功涂覆以及MWCNTs的顺利沉积。还进行了电学性能以及AFRP的力学性能、层间性能的测试，基于剪切滞后模型，提出新的三相模量计算公式，以探究两种改性材料为AF表面功能化和性能优化做出的贡献。 (2)在切削力经验公式以及切削力学模型的基础上，考虑到切削过程中从树脂中拔出的部分纤维，利用反演法，加入纤维拔出力学模型来体现基体树脂对增强相纤维的把持力，并且引入切削参数经验公式获得切削力预测模型。 (3)对改性AFRP的加工性能进行了分析和讨论，实验表明，同样的切削参数条件下，纤维改性可以降低铣削过程中产生的切削力，并结合改性纤维的特征探索出新的改性AFRP铺层工艺能有效降低加工表面缺陷已获得更好的加工质量。
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