连续纤维增强热塑性复合材料制备及界面结合的研究

发布时间：2020-03-19 11:59

【摘要】：连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)因其优异的综合性能而被广泛应用于军用和民用的众多领域,具有广阔的发展前景。本文以连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(CGFRPP)为研究对象,针对其从预浸渍到制品成型的工艺流程,建立熔融浸渍理论模型,全面分析熔融浸渍工艺参数和模压成型工艺参数对复合材料性能的影响,系统研究相容剂对复合体系界面性能的影响,并将理论模型与实验研究很好地结合起来。基于达西定律,通过分析树脂对纤维的浸润过程,建立了熔融浸渍理论模型,将材料的物性参数、设备参数以及加工工艺参数等结合起来,可以直接预测出复合材料的浸渍程度及其变化趋势。通过理论求解得到增加浸渍辊数、降低牵引速度和树脂黏度、提高浸渍压力、减少纤维根数可以有效提高浸渍程度。基于浸渍模型,在实验研究中重点考察了浸渍辊数、牵引速度、树脂黏度以及浸渍辊构型对预浸料性能的影响,验证了理论模型的准确性。实验结果表明,适当增加浸渍辊数、降低牵引速度和树脂黏度、采用凸型构造辊子能够降低材料孔隙率、提高浸渍程度、提升复合材料力学性能。通过DOE分析得到浸渍辊数对浸渍程度和拉伸强度的影响最为显著。利用制备的CGFRPP预浸料研究了模压温度、模压压力、模压时间对CGFRPP复合板材成型工艺的影响。当模压温度为220℃、模压压力为5MPa、模压时间为15min时复合板材的孔隙率较低、浸渍情况良好、拉伸强度与弯曲强度较高、层间结合能力强并且材料表面质量良好。利用相容剂PP-g-Mah考察了其对CGFRPP界面性能的影响。发现当添加量为10wt%时,复合材料孔隙率降低约20%,弯曲强度和层间剪切强度分别提高约30%和60%,储能模量显著升高,损耗模量明显降低,纤维与基体间的界面结合情况得到显著改善。
【图文】：

示意图,纤维纱,玻璃纤维,法制

Ａ：Ｆ化ｅｒ邋ｙａｍ邋Ｂ：Ｔｅｎｓｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ邋Ｃ：Ｗｉｒｅ邋ｆｒａｍｅ邋Ｄ：Ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ邋ｂｏｘ邋Ｄ：ｌｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ邋ｍｏｌｄ邋Ｆ：Ｓｉｎｇｌｅ逡逑ｓｃｒｅｗ邋ｅｘｔｒｕｄ邋灯邋Ｇ：邋了ｒａｃｔｉｏｎ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑如图３－１所示，给出了采用烙融浸溃法制备ＣＧＦＲＰＰ的过程示意图。玻璃纤维由逡逑纤维纱团引出

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【参考文献】