芳纶/环氧阻燃复合材料密封圆筒的设计与成型工艺研究
发布时间：2021-06-27 06:25
复合材料管状结构是一种具有合理受力形式的结构元件,结构稳定性好且具有较高的比强度、比刚度,因此在军事、航空、建筑、医疗卫生等领域有着非常广泛的应用。当前随着人们安全意识提高以及复合材料应用范围的不断扩大,高阻燃性已逐渐成为复合材料的必备性能之一。对位芳纶不仅具有优异的物理机械性能,还具有出色的阻燃、耐高温性能。本文选用对位芳纶和无卤阻燃环氧树脂为原料,设计开发了一种具有高阻燃、抗压、密封等功能的复合材料储藏筒。本文具体的研究内容和结论如下:（1）制备了不同成型压力条件下的模压成型复合材料层合板,测试并分析了层压板的厚度及纤维体积分数、力学性能及金相显微结构在不同成型压力下的变化规律。结果表明,随着成型压力增大,层合板厚度减小,纤维体积分数增大,纤维间排列更为致密,富树脂区减少,综合力学性能提高。当成型压力达到0.8Mpa时,综合力学性能最优。继续增加压力,综合力学性能下降,厚度、纤维体积含量以及纤维间排列和分布的紧密性基本不再发生变化。最终制品的纤维体积分数可达60%。（2）对成型压力为0.8 Mpa的层合板试样进行阻燃性能测试。结果表明,层合板的极限氧指数（LOI）为44.57%,达...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
对位芳纶结构示意图
东华大学硕士学位论文芳纶/环氧阻燃复合材料密封圆筒的设计与成型工艺研究5同时放入模腔，在成型过程中实现树脂对增强材料的浸渍。目前应用较多的是干法模压成型工艺[38]。模压成型工艺是将经过预处理的模压料放入到预热的金属模腔中，在预定的温度和压力条件下，预浸料软化、流动、充满模腔并固化，然后将试件从模具中取出，并进行相应的后处理，得到复合材料试件。其成型原理如图1-2所示[45]。相较于其它成型工艺，模压成型工艺有以下优点：（1）采用金属对模，构件表面光洁度高，尺寸精确高，生产效率高。（2）可实现自动化生产，试件重复性好，基本不受外界环境因素影响，无需二次加工。（3）成型周期短，大幅降低生产成本低。（4）可设计性强，可一次成型结构复杂的异形构件，无需辅助加工（如车、刨、磨等），不会破坏复合材料构件的整体性能。（5）可有效避免基体树脂的分子取向，可较客观反映无定形高聚物的性能[39-47]。图1-2模压成型原理示意图1.3.2模压成型工艺流程模压成型工艺流程如图1-3：
东华大学硕士学位论文芳纶/环氧阻燃复合材料密封圆筒的设计与成型工艺研究7在制品成型出模后，为满足设计要求还需进行毛边打磨等其它后处理工序[48-50]。1.4热压罐成型工艺热压罐成型工艺是纤维增强树脂基复合材料构件成型的主要工艺之一，在交通运输、航空航天、体育装备、新型能源、军工等高新技术领域有着非常广阔的应用。已经成为机翼、尾翼、机身等航天器主承力和次承力复合材料构件的主要成型工艺[51]。适用于层合板或者具有夹层结构的复合材料成型。热压罐成型工艺原理为采用真空袋将复合材料预成型体密封在模具上，之后将其送入热压罐内，通过热压罐内的高温压缩气体对预成型体加热加压以完成试件的固化，使其成为所需形状和要求的复合材料成型工艺，其成型工艺示意图如图1-4所示[52]。热压罐的基本组成部分包括加热系统、加压系统、冷却系统、罐体、真空系统等[53-55]，具有升温、升压、抽真空、保温、降温5项功能。纤维增强树脂基复合材料热压罐固化工艺，除了与所选用的树脂基体种类相关，还与固化剂等其它组分的选择相关。温度、压力和时间这三个参数对最终复合材料的质量起着决定性作用，这三个因素为热压罐固化成型的主要工艺参数，热压罐成型要根据所用原材料合理确定其固化参数，这样才能获得高质量的复合材料制品。图1-4热压罐成型工艺示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]阻燃性复合材料的研究与进展[J]. 袁苗苗,柳芳芳,李一京,谢鑫,苏琼,庞少峰,王鸿灵,王彦斌. 当代化工研究. 2020(03)
[2]热压罐成型复合材料成型工艺的常见缺陷及对策[J]. 胡大豹. 科技风. 2019(34)
[3]热压罐工艺复合材料双侧硬模成型传压机制及工艺质量影响因素[J]. 卢鑫,李前前,王绍凯,李艳霞,张佐光. 玻璃钢/复合材料. 2019(08)
[4]碳纤维复合材料连接技术研究[J]. 荆楠. 科技风. 2019(04)
[5]芳纶树脂基复合材料的应用与发展[J]. 赵浩. 新材料产业. 2019(01)
[6]先进复合材料的发展及应用[J]. 翟月,徐海萍,代秀娟,秦艳丽,徐世豪. 应用化工. 2018(08)
[7]芳纶纤维表面改性及其增强树脂基复合材料制备的研究进展[J]. 张雄斌,贺辛亥,程稼稷. 工程塑料应用. 2018(08)
[8]纤维增强树脂基复合材料固化工艺的发展[J]. 刘怡,朱光明. 中国塑料. 2018(06)
[9]芳纶及其复合材料的制备技术及应用进展[J]. 王红红,霍倩,周莹莹. 合成纤维工业. 2018(03)
[10]纤维增强树脂基复合材料连接技术研究现状与展望[J]. 高佳佳,楚珑晟. 玻璃钢/复合材料. 2018(02)
博士论文
[1]高阻燃热固性树脂基复合材料的研究[D]. 张志勇.苏州大学 2016
硕士论文
[1]汽车衣帽架主体模压成型关键技术研究[D]. 随和.安徽工程大学 2019
[2]基于芳纶纤维及其改性体阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究[D]. 王文多.青岛科技大学 2018
[3]玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料的机械连接性能研究[D]. 王永利.东华大学 2017
[4]长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料成型工艺与实验研究[D]. 唐荣华.湖南大学 2016
[5]长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料模压成型工艺研究[D]. 胡章平.湖南大学 2015
[6]复合材料圆筒壳及气瓶的有限元分析与研究[D]. 罗翔鹏.北京化工大学 2012
[7]芳纶纤维复合材料基体（AFR）的性能研究[D]. 周洁鹏.华东理工大学 2012
[8]国产对位芳纶的性能及单兵弹道防护织物的研究[D]. 齐大鹏.中原工学院 2012
[9]玻纤增强阻燃环氧树脂复合材料的研制[D]. 王梅.中南林业科技大学 2011
本文编号：3252318
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
对位芳纶结构示意图
东华大学硕士学位论文芳纶/环氧阻燃复合材料密封圆筒的设计与成型工艺研究5同时放入模腔，在成型过程中实现树脂对增强材料的浸渍。目前应用较多的是干法模压成型工艺[38]。模压成型工艺是将经过预处理的模压料放入到预热的金属模腔中，在预定的温度和压力条件下，预浸料软化、流动、充满模腔并固化，然后将试件从模具中取出，并进行相应的后处理，得到复合材料试件。其成型原理如图1-2所示[45]。相较于其它成型工艺，模压成型工艺有以下优点：（1）采用金属对模，构件表面光洁度高，尺寸精确高，生产效率高。（2）可实现自动化生产，试件重复性好，基本不受外界环境因素影响，无需二次加工。（3）成型周期短，大幅降低生产成本低。（4）可设计性强，可一次成型结构复杂的异形构件，无需辅助加工（如车、刨、磨等），不会破坏复合材料构件的整体性能。（5）可有效避免基体树脂的分子取向，可较客观反映无定形高聚物的性能[39-47]。图1-2模压成型原理示意图1.3.2模压成型工艺流程模压成型工艺流程如图1-3：
东华大学硕士学位论文芳纶/环氧阻燃复合材料密封圆筒的设计与成型工艺研究7在制品成型出模后，为满足设计要求还需进行毛边打磨等其它后处理工序[48-50]。1.4热压罐成型工艺热压罐成型工艺是纤维增强树脂基复合材料构件成型的主要工艺之一，在交通运输、航空航天、体育装备、新型能源、军工等高新技术领域有着非常广阔的应用。已经成为机翼、尾翼、机身等航天器主承力和次承力复合材料构件的主要成型工艺[51]。适用于层合板或者具有夹层结构的复合材料成型。热压罐成型工艺原理为采用真空袋将复合材料预成型体密封在模具上，之后将其送入热压罐内，通过热压罐内的高温压缩气体对预成型体加热加压以完成试件的固化，使其成为所需形状和要求的复合材料成型工艺，其成型工艺示意图如图1-4所示[52]。热压罐的基本组成部分包括加热系统、加压系统、冷却系统、罐体、真空系统等[53-55]，具有升温、升压、抽真空、保温、降温5项功能。纤维增强树脂基复合材料热压罐固化工艺，除了与所选用的树脂基体种类相关，还与固化剂等其它组分的选择相关。温度、压力和时间这三个参数对最终复合材料的质量起着决定性作用，这三个因素为热压罐固化成型的主要工艺参数，热压罐成型要根据所用原材料合理确定其固化参数，这样才能获得高质量的复合材料制品。图1-4热压罐成型工艺示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]阻燃性复合材料的研究与进展[J]. 袁苗苗,柳芳芳,李一京,谢鑫,苏琼,庞少峰,王鸿灵,王彦斌. 当代化工研究. 2020(03)
[2]热压罐成型复合材料成型工艺的常见缺陷及对策[J]. 胡大豹. 科技风. 2019(34)
[3]热压罐工艺复合材料双侧硬模成型传压机制及工艺质量影响因素[J]. 卢鑫,李前前,王绍凯,李艳霞,张佐光. 玻璃钢/复合材料. 2019(08)
[4]碳纤维复合材料连接技术研究[J]. 荆楠. 科技风. 2019(04)
[5]芳纶树脂基复合材料的应用与发展[J]. 赵浩. 新材料产业. 2019(01)
[6]先进复合材料的发展及应用[J]. 翟月,徐海萍,代秀娟,秦艳丽,徐世豪. 应用化工. 2018(08)
[7]芳纶纤维表面改性及其增强树脂基复合材料制备的研究进展[J]. 张雄斌,贺辛亥,程稼稷. 工程塑料应用. 2018(08)
[8]纤维增强树脂基复合材料固化工艺的发展[J]. 刘怡,朱光明. 中国塑料. 2018(06)
[9]芳纶及其复合材料的制备技术及应用进展[J]. 王红红,霍倩,周莹莹. 合成纤维工业. 2018(03)
[10]纤维增强树脂基复合材料连接技术研究现状与展望[J]. 高佳佳,楚珑晟. 玻璃钢/复合材料. 2018(02)
博士论文
[1]高阻燃热固性树脂基复合材料的研究[D]. 张志勇.苏州大学 2016
硕士论文
[1]汽车衣帽架主体模压成型关键技术研究[D]. 随和.安徽工程大学 2019
[2]基于芳纶纤维及其改性体阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究[D]. 王文多.青岛科技大学 2018
[3]玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料的机械连接性能研究[D]. 王永利.东华大学 2017
[4]长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料成型工艺与实验研究[D]. 唐荣华.湖南大学 2016
[5]长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料模压成型工艺研究[D]. 胡章平.湖南大学 2015
[6]复合材料圆筒壳及气瓶的有限元分析与研究[D]. 罗翔鹏.北京化工大学 2012
[7]芳纶纤维复合材料基体（AFR）的性能研究[D]. 周洁鹏.华东理工大学 2012
[8]国产对位芳纶的性能及单兵弹道防护织物的研究[D]. 齐大鹏.中原工学院 2012
[9]玻纤增强阻燃环氧树脂复合材料的研制[D]. 王梅.中南林业科技大学 2011
本文编号：3252318
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