长玻纤增强聚丙烯注射发泡压缩成型的研究

发布时间：2020-11-10 17:11

　　 纤维增强复合材料(FRT)由于其优异的性能在汽车、建筑以及航空航天领域应用越来越广泛,特别是长纤维增强热塑性复合材料(LFT),但是FRT的力学性能和纤维的长度有直接的关系,而纤维在注塑成型过程中断裂非常严重,纤维的增强效果达不到预期的效果。本课题以长玻纤增强聚丙烯(LGF/PP)为例统计了常规注塑成型和注塑发泡成型时注塑机各段纤维的长度分布,分析了纤维断裂的机理以及发泡对纤维的保护机理。根据注塑发泡时发泡对纤维有保护好作用而纤维残余长度更长但由于泡孔的削弱作用力学性能不如常规注塑成型的现象,提出了注射发泡压缩这一新型成型方法,提高了制品的力学性能。其具体研究如下:(1)和常规注塑成型时各段纤维长度及分布做了对比,注塑发泡成型时螺杆头部、喷嘴以及制件中纤维长度在0-1mm的比例均有所降低,1mm以上的各区间段内纤维所占比例均有所提高。采用Moldflow软件模拟分析发泡对注塑过程纤维断裂的影响,注塑发泡后制品中纤维残余长度较常规实心注塑长,而且随着气体初始浓度的升高,制品中纤维的残余长度呈逐渐上升的趋势。(2)通过控制注射工艺参数以及发泡体系来研究泡孔对注塑过程中纤维的断裂的影响,在配方体系和注射参数较为合理时发泡质量好,泡孔形态较佳,泡孔在冲模过程中很好地保护了纤维,制件中纤维残余长度较大。(3)注塑压缩发泡成型既充分利用了发泡对纤维的保护作用,又避免了泡孔的削弱作用。注射发泡压缩成型较常规注塑成型纤维长度提高50.9%,拉伸强度提高20.5%,弯曲强度提高了 26.9%,冲击强度提高了 30.5%。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB332;TQ327.1
【部分图文】：

在浸渍模具中让连续纤维束通过经特殊设计的结构，在模具中熔融树脂进入纤维??束后与纤维单丝充分接触完成浸渍。??在浸渍模具中应用较多的是交替的辊轮如图１－２所示，让连续纤维束通过上??下交替的辊轮，这样可以较大幅度的提高纤维张力，纤维与浸渍辊子之间也会形??成局部楔形高压区域，有利于树脂浸润纤维束内部［１６］。熔体浸渍技术比较简单，??设备投资也较少，小型企业就能够投资进行生产，在二次成型前纤维在基体中已??经完成浸渍，保证了材料的力学性能［＆２（＼其流程如图１．３所示。??图１－２熔融浸渍辊轮的结构示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｍｅｌｔ?ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ??浸渍獅?牽引?切割??口??Ｍｍ?挤出机??图１－３?ＬＦＲＴ生产工艺过程??Ｆｉｇ．?１－３?Ｍｅｌｔ?ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??３??

在浸渍模具中让连续纤维束通过经特殊设计的结构，在模具中熔融树脂进入纤维??束后与纤维单丝充分接触完成浸渍。??在浸渍模具中应用较多的是交替的辊轮如图１－２所示，让连续纤维束通过上??下交替的辊轮，这样可以较大幅度的提高纤维张力，纤维与浸渍辊子之间也会形??成局部楔形高压区域，有利于树脂浸润纤维束内部［１６］。熔体浸渍技术比较简单，??设备投资也较少，小型企业就能够投资进行生产，在二次成型前纤维在基体中已??经完成浸渍，保证了材料的力学性能［＆２（＼其流程如图１．３所示。??图１－２熔融浸渍辊轮的结构示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｍｅｌｔ?ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ??浸渍獅?牽引?切割??口??Ｍｍ?挤出机??图１－３?ＬＦＲＴ生产工艺过程??Ｆｉｇ．?１－３?Ｍｅｌｔ?ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??３??

材料具有抗冲击性能好、比模量和比强度高等优点，很好的弥补了??ＳＦＲＴ的缺点。因此ＬＦＲＴ倍受汽车制造商的青睐，特别是近些年ＬＧＦ－ＰＰ的应有越??来越广泛，图１－４列出了?ＬＧＦ－ＰＰ在汽车零部件中的具体应用。??＼?乜池托架?Ｘ??前端组件?＼??座椅支掙极??噪細板备麵舱??图１－４长玻纤增强ＰＰ在汽车零部件中的应用??Ｆｉｇ．?１－４?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｌｏｎｇ?ｇｌａｓｓ?ｆｉｂｅｒ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?ＰＰ?ｉｎ?ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ?ｐａｒｔｓ??１．４?ＦＲＴ发泡材料的研究进展??发泡塑料是指产品内部存在着大量泡孔结构的高分子材料，由于其泡孔的存??在，和普通实心材料相比，发泡制品的相对密度较低［２６１。虽然泡孔会对制品的机??械性能有一定的削弱作用，但是其比模量、比强度高，同时还具有较好的绝热和??隔音性能，因此泡沫塑料目前是一种应用非常广泛的高分子聚合物，在工业上以??及学术领域内对其都有较多的研究［２７＠］。??虽然泡沫塑料在许多的领域都有着较广泛应用，但是泡孔的引入降低了材料??的力学性能，特别是其相对低的拉伸、弯曲和冲击强度，使得其一般作为辅助材??料和配件使用，而不是结构部件［３１１。为了提高泡沫塑料的力学性能，扩大发泡塑??料的使用范围和领域
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 熊爱华;柳和生;黄益宾;余忠;章凯;蔡金平;;长玻纤增强聚合物注塑充填行为和纤维取向模拟[J];高分子材料科学与工程;2015年10期

2 李珊珊;何继敏;颜克福;金晓明;龙洪生;;聚乳酸扩链改性及其挤出发泡的研究[J];中国塑料;2015年04期

3 江青松;柳和生;熊爱华;何建涛;李孟山;;长纤维增强聚合物注塑流动纤维取向分布数值模拟[J];高分子材料科学与工程;2015年03期

4 何海;邱启航;何力;龚维;张纯;;GF增强母粒对微发泡PP/GF复合材料力学性能的影响[J];塑料科技;2013年09期

5 杨彦峰;何继敏;陈同海;薛平;;玻璃纤维改性酚醛泡沫塑料的研究[J];工程塑料应用;2013年08期

6 黄薇;依然;;浅析亚洲复合材料市场及复合材料低成本制造技术[J];航空制造技术;2012年18期

7 贾明印;薛平;;长玻纤增强热塑性塑料的成型技术及应用进展[J];新材料产业;2011年06期

8 陈志兵;何继敏;;PET发泡成型研究进展[J];塑料科技;2010年04期

9 杨继年;李子全;王凌岩;刘晓蓓;刘劲松;;SGF/PP泡沫复合材料的发泡效果和力学性能[J];南京航空航天大学学报;2010年01期

10 蒋团辉;朱建华;李良;何力;;玻璃纤维增强微孔发泡聚丙烯[J];塑料;2009年04期

相关硕士学位论文 前10条

1 李梦;长玻纤增强聚丙烯注塑成型的研究[D];北京化工大学;2017年

2 孔徐洁;不同长度玻璃纤维增强复合材料力学性能与界面性能的研究[D];东华大学;2016年

3 李金伟;聚乳酸（PLA）化学发泡注塑成型的研究[D];北京化工大学;2016年

4 张聪;纤维增强热塑性复合材料复合过程中纤维断裂研究[D];北京化工大学;2015年

5 王昌银;微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的调控技术研究[D];贵州大学;2015年

6 李珊珊;改性聚乳酸化学挤出发泡成型的研究[D];北京化工大学;2015年

7 姚斯嘉;碳纤维增强发泡聚丙烯的制备与研究[D];苏州大学;2015年

8 李涛;玻纤增强微发泡注塑薄壁结构件的力学性能多尺度研究[D];上海交通大学;2015年

9 陈生超;长玻纤增强聚丙烯注塑成型中纤维断裂和分布的初步研究[D];郑州大学;2013年

10 严毓珣;中空玻璃微珠/玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料的微观结构与性能分析[D];苏州大学;2006年

本文编号：2878155