聚酰亚胺长纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料力学性能与冲击性能研究

发布时间：2017-06-23 18:00

  本文关键词：聚酰亚胺长纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料力学性能与冲击性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文的主要研究内容为聚酰亚胺(PI)长纤维增强聚苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合材料的机械性能,冲击性能和微观形态的研究。本实验采用连续长纤维增强技术制备了不同含量的长PI纤维增强PBT复合材料。使用万能拉力机对材料进行测试后发现长PI纤维的加入不仅可以使材料的拉伸性能和弯曲性能得到有效提高,对材料的冲击韧性的提高更加出色。当加入纤维的质量分数为12wt%时,材料的缺口冲击性能提升最为明显,为纯PBT材料的5倍。本实验为了进一步表征纤维对材料冲击性能的增强效果,使用三点法对材料的断裂韧性进行了测试。材料的断裂韧性随PI纤维的加入增强效果明显。通过扫描电镜照片发现PI纤维增强材料拉伸过程的主要原理是纤维的拔出效应,而PI纤维对材料冲击过程的增强原理包括纤维拔出和纤维应变断裂吸能。本论文使用Thomason和Vlug模型对材料的冲击强度进行了预测,实际实验数据与预测曲线符合良好。说明当材料受到冲击时,材料与基体间的剥离过程中纤维应变过程是主要的吸能过程。对于材料的其他力学性能,本实验使用Kelly-Tyson模型进行了预测,实际实验数据与预测曲线符合良好。通过对材料进行示差扫描量热(DSC)测试后发现,长PI纤维的加入提高了材料的结晶度,这是由于纤维起到了多相成核效果。通过热失重(TGA)测试发现长PI纤维的加入提高了材料热力学稳定性。通过本实验的研究,使用有机PI纤维制备了有出色增强效果的长PI纤维增强PBT复合材料。
【关键词】：聚酰亚胺纤维 聚苯二甲酸丁二醇酯 长纤维增强复合材料 冲击性能 微观形貌
【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5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 无机纤维增强热塑性复合材料概述14-16
• 1.1.1 无机纤维增强热塑性复合材料的优势与特点14
• 1.1.2 无机纤维的种类及其增强热塑性复合材料的性能特点14-16
• 1.2 有机纤维增强热塑性复合材料16-18
• 1.2.1 有机纤维增强热塑性复合材料的优势与特点16
• 1.2.2 有机纤维的种类及其增强热塑性复合材料的性能特点16-18
• 1.3 聚酰亚胺纤维概述18-20
• 1.3.1 聚酰亚胺聚合物介绍18
• 1.3.2 聚酰亚胺纤维的介绍18-19
• 1.3.3 聚酰亚胺纤维的研究现状19-20
• 1.4 聚对苯二甲酸丁二醇酯性能与结构特点20-21
• 1.4.1 PBT材料的应用20
• 1.4.2 PBT材料的研究现状20-21
• 1.5 长纤维增强技术21-23
• 1.5.1 长纤维增强技术概述与优势21-22
• 1.5.2 LFT技术的应用与研究现状22-23
• 1.6 本课题研究目的与主要内容23-26
• 1.6.1 本课题研究目的23
• 1.6.2 本课题研究内容23-26
• 第二章 纤维增强复合材料理论模型及其强度预测26-32
• 2.1 纤维增强复合材料的复合原理-混合定律26-28
• 2.2 纤维增强KELLY-TYSON模型与强度预测28-29
• 2.3 纤维增强COELL模型与复合材料冲击强度预测29-30
• 2.4 纤维应变能模型与复合材料冲击强度预测30-32
• 第三章 长PI纤维增强PBT复合材料的性能与研究32-62
• 3.1 实验部分32-62
• 3.1.1 实验使用材料32
• 3.1.2 复合材料制备及表征设备32
• 3.1.3 长聚酰亚胺纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备32-33
• 3.1.4 复合材料性能的测试33-36
• 3.1.4.1 机械性能测试33-34
• 3.1.4.2 纤维在复合材料中的分布观察34
• 3.1.4.3 材料断裂韧性的测试34-35
• 3.1.4.4 材料微观形貌分析35
• 3.1.4.5 热失重分析(TGA)35
• 3.1.4.6 差示扫描量热仪(DSC)分析35-36
• 3.1.5 结果与讨论36-62
• 3.1.5.1 长PI纤维增强PBT材料的拉伸与弯曲性能36-42
• 3.1.5.2 长PI纤维增强PBT复合材料的拉伸与弯曲性能预测42-46
• 3.1.5.3 长PI纤维增强PBT复合材料的冲击性能46-48
• 3.1.5.4 长PI纤维增强PBT复合材料断裂韧性与缺口冲击强度的预测48-50
• 3.1.5.5 长PI纤维增强PBT复合材料微观形貌的研究50-56
• 3.1.5.6 长PI纤维增强PBT材料的热性能研究56-58
• 3.1.5.7 长PI纤维增强PBT复合材料的热力学稳定性研究58-62
• 第四章 结论62-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-72
• 研究成果及发表的学术论文72-74
• 作者和导师简介74-75
• 附件75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 徐晓强,陆波;PC/PBT合金增韧改性的研究[J];塑料工业;2005年04期

  本文关键词：聚酰亚胺长纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料力学性能与冲击性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：475811