长聚酰亚胺纤维增强尼龙6复合材料的制备与研究

发布时间：2017-03-29 18:26

  本文关键词：长聚酰亚胺纤维增强尼龙6复合材料的制备与研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：连续长纤维增强热塑性树脂(LFT)是近些年来发展迅速的一项用于制备高性能复合材料的一门技术。现如今常用的用于增强的纤维多为无机纤维如玻璃纤维、碳纤维等。但是由于基体高分子为有机物,常常面临相容性不好的问题。本课题通过使用最新制得的拉伸强度达到了3.1GPa,拉伸模量达到了115GPa的有机纤维聚酰亚胺纤维进行增强。研究了聚酰亚胺纤维增强尼龙6基复合材料的机械性能、断面形貌以及结晶行为。实验通过标准的熔融浸渍的方法制备了不同的纤维含量的长纤维增强复合材料。力学性能的数据表明,复合材料不仅强度上有很大提升同时在冲击性能方面也有了很大的改善。其中在纤维含量为12%时材料的冲击强度相比于纯尼龙提高了五倍。三点弯曲实验的结果可以看出,在加入纤维后材料的断裂韧性有了明显提升,并且表现出了与冲击强度相同的发展趋势。通过对于力学性能数据的分析发现力学性能可以很好的用Cox-Krenchel模型进行预测。通过对于材料的断裂面的扫描电子显微镜(SEM)图像分析可以看出,纤维的拔出是在材料拉伸断裂当中的主要吸能手段,同时也是材料冲击断裂的主要吸能方式。通过SEM图像可以明显看到纤维表面的树脂粘附,体现出了基体与纤维之间良好的界面性能。通过将注塑得到的样品在浓甲酸溶液当中浸泡除去基体,之后对于纤维残留长度的分析得出,相比于玻纤、碳纤,聚酰亚胺纤维在加工过程当中纤维长度的损失较小,呈现长而弯的形态。其纤维长度远远大于临界长度,故而可以充分的发挥长纤维增强的性能优势。通过对于材料的结晶行为进行分析,并且对于实验结果进行Avrami模型拟合。结果表明纤维的加入起到了成核剂的作用,提高了PA6的结晶度,改善了其结晶性能。通过对于材料的切片进行热台培养,之后对于纤维对于基体结晶情况进行偏光显微镜观察可以看到,纤维具有诱导横晶层的形成的作用。这可以提升纤维与基体之间的界面性能。
【关键词】：长纤维增强复合材料 尼龙6 聚酰亚胺纤维 断面形貌 结晶行为 横晶
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 符号说明13-14
• 第一章 绪论14-32
• 1.1 引言14
• 1.2 尼龙概述14-20
• 1.2.1 尼龙简介14-15
• 1.2.2 尼龙的结构15
• 1.2.3 尼龙的种类和特征15-16
• 1.2.4 尼龙改性产品16-17
• 1.2.5 短纤维增强尼龙17-19
• 1.2.6 长纤维增强尼龙现状19-20
• 1.3 有机纤维增强复合材料现状20-21
• 1.4 聚酰亚胺纤维21-22
• 1.5 长纤维增强热塑性复合材料的生产技术22-25
• 1.6 等温结晶动力学25-27
• 1.6.1 成核模式25-26
• 1.6.2 结晶度表征26
• 1.6.3 等温过程中Avrami方程26-27
• 1.7 纤维增强复合材料中的横晶27-29
• 1.7.1 横晶的形成和影响因素27-28
• 1.7.2 横晶对复合材料性能的影响28-29
• 1.8 课题的研究目的与内容29-32
• 1.8.1 本课题的研究目的29-30
• 1.8.2 本课题的研究内容30-32
• 第二章 实验部分32-38
• 2.1 实验原料32-33
• 2.2 实验仪器设备33
• 2.3 长聚酰亚胺纤维/PA6复合材料制备33-34
• 2.4 测试与表征34-38
• 2.4.1 力学性能测试34-35
• 2.4.2 断裂韧性测试35-36
• 2.4.3 纤维残留长度测试36
• 2.4.4 扫描电镜分析(SEM)36
• 2.4.5 偏光显微镜观察36
• 2.4.6 差示扫描量热仪(DSC)测试36-37
• 2.4.7 热失重分析(TGA)37-38
• 第三章 结果与讨论38-68
• 3.1 切料微观形貌38-39
• 3.2 纤维残留长度测试39-41
• 3.3 力学性能41-50
• 3.3.1 纤维含量对PA6/PI纤维复合材料力学性能影响41-48
• 3.3.2 力学现象的理论分析48-50
• 3.4 断面形貌50-54
• 3.5 熔融与结晶行为54-62
• 3.6 横晶形貌62-64
• 3.7 热失重分析(TGA)64-68
• 第四章 结论68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 研究成果及发表的学术论文76-78
• 作者和导师简介78-80
• 附件80-81

【参考文献】

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本文编号：275152