连续玻纤增强聚烯烃复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-06-30 09:55
连续纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）具有强度高、可设计性强、耐化学性能好、绿色环保等优点,广泛用于航空航天、建筑、汽车等领域。随着应用领域的进一步扩展,市场对CFRTP的需求也快速增长。本文采用熔融浸渍工艺制备了连续玻璃纤维增强聚烯烃预浸带,并通过模压和辊压两种成型工艺制备了复合板材。主要研究了温度、牵引速度、不同模具、层数、纤维排布角度对复合材料力学性能和结构的影响,优化了成型工艺,并对聚乙烯（PE）和连续玻璃纤维增强聚乙烯（GF/PE）复合材料的动态力学性能和非等温结晶动力学进行了研究。针对层间力学性能较弱,进一步研究了落锤冲击对聚丙烯（PP）和连续玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料的冲击响应和损伤机理。对复合材料的研究和生产提供了性能参数依据和理论指导。论文的主要内容如下:（1）随着模具温度的升高,GF/PE预浸带的拉伸强度先升高后降低,当牵引速度10r/min、模具温度240℃时,GF/PE预浸带的浸渍效果和力学性能最佳。纤维含量为40%时,GF/PP预浸带和GF/PE预浸带的拉伸强度分别为491MPa和435MPa,通过SEM图发现,GF/PP预浸带的界面粘结效果优...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
混纤浸渍原理
图 1.2 粉末法浸渍原理Fig. 1.2 Principle of impregnation by powder method融浸渍渍是将纤维经过导向轮、预张紧装置、热处理装置后进入浸渍树脂润湿、浸透，然后经过压延装置、牵引装置、收卷装置可预浸料，该方法设备简单、生产效率高、可连续化生产是最常树脂粘度大纤维不易分散，在模具中停留时间较短浸润不充分容易产生降解、制品发黄等缺陷[18]。应浸渍渍是将单体或低聚物和纤维通过聚合反应快速生成聚合物，除良好的预浸料[19]。常用的有聚酰胺、聚氨酯等热塑性树脂，该塑（RTM）、反应注塑（RIM）等特定工艺中，克服了树脂粘反应浸渍工艺参数要求严格，单体反应较为迅速，不能连续
缠绕成型是将预浸带、混纤纱缠绕到芯模上加热、加压，熔接为一体。缠绕成型可分为控制张力、预浸料加热熔融、芯模缠绕三个部分：首先通过在预浸料上施加摩擦力来控制张力防止材料的滑动，缠绕过程中保持受力均匀避免外紧内松，加热过程中包括预浸料的预加热、缠绕中的加热两部分，有激光、红外线、芯模加热等方式，是与热固性复合材料缠绕的不同之处，缠绕过程中的张力、角度、速度会影响制备过程中的纤维取向、浸渍粘结、结构最终影响制品的性能[23, 24]。缠绕成型具有可连续性、结构密实、生产效率高等优点，但是材料的浸渍，在高温、高压下的缠绕过程中仍然有很多问题[25, 26]。（3）拉挤成型拉挤成型是将预浸带首先进行预加热至黏流态，然后在牵引力作用下进入拉挤成型模具，在模具中使预浸带之间更加密实牵出时呈弹性体，冷却定型材料达到一定的强度[21]。在拉挤过程中，各温段温度根据不同的树脂基体进行确定、在模具停留时间由模具本身大小和牵引速度来控制，从而保证预浸带之间充分润湿、浸透。拉挤成型具有自动化程度高、效率高、可实现不同力学性能制品要求，制品可以根据需求大小进行切割，节省原料[27]。图 1.3 为拉挤成型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维五向编织复合材料低速冲击及冲击后压缩性能实验研究[J]. 严实,郭留雨,赵金阳,陆夏美,曾涛. 材料工程. 2017(12)
[2]碳纤维增强热塑性复合材料盒形件热冲压成型研究[J]. 韩宾,王宏,于杨惠文,周涛,张琦. 航空制造技术. 2017(16)
[3]不同长度粒料对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的影响[J]. 播磨一成,廖梦圆,孔徐洁,阳玉球,梶冈信由,滨田泰以. 产业用纺织品. 2017(06)
[4]改性聚乙烯树脂的流变性能研究[J]. 方建军,张国利,马欢. 天津纺织科技. 2017(01)
[5]连续纤维增强热塑复合材料研发及应用[J]. 蔡福泉. 高科技纤维与应用. 2016(06)
[6]纤维增强热塑性树脂复合材料成型技术研究进展[J]. 黎敏荣,薛平,贾明印,陈珂. 塑料工业. 2016(11)
[7]透明聚丙烯研究进展[J]. 韩颖,丁雪佳,吴威. 中国塑料. 2016(10)
[8]热塑性复合材料研究及其在航空领域中的应用[J]. 郭云竹. 纤维复合材料. 2016(03)
[9]连续纤维增强热塑性复合材料研发与应用进展[J]. 孙银宝,李宏福,张博明. 航空科学技术. 2016(05)
[10]碳纤/环氧复合材料层合板低速冲击损伤机理研究[J]. 吴盼,阎建华,俞建勇,顾海麟. 玻璃钢/复合材料. 2016(03)
博士论文
[1]连续纤维增强热塑性复合材料制备及其性能的研究[D]. 方立.华东理工大学 2012
[2]热塑性复合材料制备过程中的流变与流动[D]. 宗原.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]高性能连续纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备及性能研究[D]. 许治平.吉林大学 2017
[2]连续纤维增强热塑性复合材料浸渍模拟及优化研究[D]. 杨建军.北京化工大学 2016
[3]纤维复合材料层合板的层间增韧及低速冲击研究[D]. 孙筱辰.山东大学 2015
[4]长玄武岩纤维增强尼龙6复合材料的研究[D]. 谭哲兴.山东理工大学 2015
[5]碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备与性能研究[D]. 邱春亮.华东理工大学 2015
[6]连续纤维增强PA6复合材料的制备及性能研究[D]. 孟令军.武汉理工大学 2013
本文编号：3257530
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
混纤浸渍原理
图 1.2 粉末法浸渍原理Fig. 1.2 Principle of impregnation by powder method融浸渍渍是将纤维经过导向轮、预张紧装置、热处理装置后进入浸渍树脂润湿、浸透，然后经过压延装置、牵引装置、收卷装置可预浸料，该方法设备简单、生产效率高、可连续化生产是最常树脂粘度大纤维不易分散，在模具中停留时间较短浸润不充分容易产生降解、制品发黄等缺陷[18]。应浸渍渍是将单体或低聚物和纤维通过聚合反应快速生成聚合物，除良好的预浸料[19]。常用的有聚酰胺、聚氨酯等热塑性树脂，该塑（RTM）、反应注塑（RIM）等特定工艺中，克服了树脂粘反应浸渍工艺参数要求严格，单体反应较为迅速，不能连续
缠绕成型是将预浸带、混纤纱缠绕到芯模上加热、加压，熔接为一体。缠绕成型可分为控制张力、预浸料加热熔融、芯模缠绕三个部分：首先通过在预浸料上施加摩擦力来控制张力防止材料的滑动，缠绕过程中保持受力均匀避免外紧内松，加热过程中包括预浸料的预加热、缠绕中的加热两部分，有激光、红外线、芯模加热等方式，是与热固性复合材料缠绕的不同之处，缠绕过程中的张力、角度、速度会影响制备过程中的纤维取向、浸渍粘结、结构最终影响制品的性能[23, 24]。缠绕成型具有可连续性、结构密实、生产效率高等优点，但是材料的浸渍，在高温、高压下的缠绕过程中仍然有很多问题[25, 26]。（3）拉挤成型拉挤成型是将预浸带首先进行预加热至黏流态，然后在牵引力作用下进入拉挤成型模具，在模具中使预浸带之间更加密实牵出时呈弹性体，冷却定型材料达到一定的强度[21]。在拉挤过程中，各温段温度根据不同的树脂基体进行确定、在模具停留时间由模具本身大小和牵引速度来控制，从而保证预浸带之间充分润湿、浸透。拉挤成型具有自动化程度高、效率高、可实现不同力学性能制品要求，制品可以根据需求大小进行切割，节省原料[27]。图 1.3 为拉挤成型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维五向编织复合材料低速冲击及冲击后压缩性能实验研究[J]. 严实,郭留雨,赵金阳,陆夏美,曾涛. 材料工程. 2017(12)
[2]碳纤维增强热塑性复合材料盒形件热冲压成型研究[J]. 韩宾,王宏,于杨惠文,周涛,张琦. 航空制造技术. 2017(16)
[3]不同长度粒料对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的影响[J]. 播磨一成,廖梦圆,孔徐洁,阳玉球,梶冈信由,滨田泰以. 产业用纺织品. 2017(06)
[4]改性聚乙烯树脂的流变性能研究[J]. 方建军,张国利,马欢. 天津纺织科技. 2017(01)
[5]连续纤维增强热塑复合材料研发及应用[J]. 蔡福泉. 高科技纤维与应用. 2016(06)
[6]纤维增强热塑性树脂复合材料成型技术研究进展[J]. 黎敏荣,薛平,贾明印,陈珂. 塑料工业. 2016(11)
[7]透明聚丙烯研究进展[J]. 韩颖,丁雪佳,吴威. 中国塑料. 2016(10)
[8]热塑性复合材料研究及其在航空领域中的应用[J]. 郭云竹. 纤维复合材料. 2016(03)
[9]连续纤维增强热塑性复合材料研发与应用进展[J]. 孙银宝,李宏福,张博明. 航空科学技术. 2016(05)
[10]碳纤/环氧复合材料层合板低速冲击损伤机理研究[J]. 吴盼,阎建华,俞建勇,顾海麟. 玻璃钢/复合材料. 2016(03)
博士论文
[1]连续纤维增强热塑性复合材料制备及其性能的研究[D]. 方立.华东理工大学 2012
[2]热塑性复合材料制备过程中的流变与流动[D]. 宗原.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]高性能连续纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备及性能研究[D]. 许治平.吉林大学 2017
[2]连续纤维增强热塑性复合材料浸渍模拟及优化研究[D]. 杨建军.北京化工大学 2016
[3]纤维复合材料层合板的层间增韧及低速冲击研究[D]. 孙筱辰.山东大学 2015
[4]长玄武岩纤维增强尼龙6复合材料的研究[D]. 谭哲兴.山东理工大学 2015
[5]碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备与性能研究[D]. 邱春亮.华东理工大学 2015
[6]连续纤维增强PA6复合材料的制备及性能研究[D]. 孟令军.武汉理工大学 2013
本文编号：3257530
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