纳米粒子修饰玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究
发布时间：2021-08-08 05:45
纤维增强树脂基复合材料由于其高比强度、高比模量和可设计性而广泛用于航空航天、汽车工业及石化等领域。依照树脂基体选材的不同,可划分为热固性复合材料及热塑性复合材料两种。其中,纤维增强热塑树脂基复合材料因其综合力学性能优异、预浸料存储周期长、制品成型周期短、可回收等诸多优点而备受工业界和学术界青睐,故纤维增强热塑性树脂基复合材料的性能优化研究是迫切而有意义的,其中引入纳米粒子进行改性研究便是当中蓬勃发展的一支。在目前纳米复合材料的研究当中,纳米粒子多用于树脂基体进行混合改性,相比之下纳米粒子修饰纤维表面后与树脂基体形成三相界面的相关研究具备更宽广的研究空间。本文采用纳米粒子修饰玻璃纤维表面,通过薄膜叠压法与聚丙烯树脂基体结合制备高性能复合材料,从纳米粒子不同的修饰处理方式、粒径尺寸及微观形貌三个方面探究其对复合材料界面性能及各项力学性能的影响,为后续进一步的研究及工业应用提供一定的参考。借助纳米粒子比表面积高的特性,本文选用纳米SiO2改性玻纤表面,以制备高性能玻纤增强聚丙烯复合材料。采用在高速搅拌基础上加用超声震荡以获得分散更加均匀的纳米SiO2悬浮液,并将纳米SiO2通过化学接枝方式修...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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维增强预浸渍带（ＭＩＴＴ）、短纤维增强??热塑性复合材料（ＳＦＴ）、长纤维增强热塑性复合材料（ＬＦＴ）、玻璃纤维毡增强热塑??性复合材料（ＧＭＴ）等目前，玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料的发展已进入成熟??期，如何在此基础上制备高性能玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料逐渐成为该学科的新??热点。??１．２．２成型工艺??根据复合材料的结构及应用领域的不同，复合材料的成型工艺也不尽相同。在此??介绍三种较为常见的成型工艺：薄膜叠压法、注塑成型法及自动铺带法。??（１）薄膜叠压法。薄膜叠压法如图１－３所示，将复合材料预料放入根据需求所设??计的模具中，调节压力、温度、保压时间等参数，加热施压后材料固化成型，完成制??备［１９］。该种方法适用于单向纤维及纤维织物增强树脂基复合材料等的制备，可设计性??高、省时高效易操作，是复合材料成型工艺中应用最为广泛的一种［２＇??Ｉ??，１１?〇?１１??Ｉ?１１＾?Ｔ??????图１－３薄膜叠压法??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??（２）注塑成型法。注塑成型法如图１－４所示，该方法适用于将ＬＦＴ粒料加工成型，??通过对注塑机的螺杆、流道、模具按照需求进行相关设计，便可制备出造型较为复杂??或者体积比较小的复合材料产品，是应用最广泛的ＬＦＲＴＣ成型技术之一，通过这种??方式制备出的产品具备诸多优点：成型周期短、制品表面光滑、以及制品精度高等等，??适用于汽车零部件及家电３Ｃ等领域ｆ２１］。在ＬＦＲＴＣ制品中，不仅因长纤的引入保证了??产品的强度，且由于纤维的导热系数较好，使得产品具备良好的散热性能，是制
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米科学技术在高分子材料领域的现状探析[J]. 蔡文倩,樊海涛. 科技视界. 2019(25)
[2]超声波及分散剂对纳米SiO2/CaCO3/Al2O3颗粒分散特性的影响[J]. 许耀群,李曙光,王娟,武霄鹏. 材料导报. 2018(S1)
[3]先进纤维增强复合材料在大型客机上的应用现状[J]. 吴利华,袁宇慧. 兵器材料科学与工程. 2018(03)
[4]纳米SiO2和PP-g-MAH对玻纤增强PP复合材料性能的影响[J]. 杨建军,何亚东,张志成,信春玲,曹敏华,金泽宇. 玻璃钢/复合材料. 2016(09)
[5]表面修饰碳纳米管对玻璃纤维及复合材料的性能影响[J]. 汪庆卫,吴欣,王宏志,宁伟,刘国强,李金龙. 功能材料. 2015(23)
[6]超声预处理对纳米SiO2的分散稳定性影响[J]. 刘春玲,严芬英,赵春英. 电镀与精饰. 2015(08)
[7]先进复合材料在飞机结构中的应用[J]. 孙振起,吴安如. 材料导报. 2015(11)
[8]碳纤维表面处理工艺对水泥基复合材料韧性影响[J]. 王振军,高杰,魏永锋,周琳琳,盛燕萍. 长安大学学报(自然科学版). 2015(02)
[9]SiO2微球修饰浸润剂对玻璃纤维及复合材料性能的影响[J]. 汪庆卫,罗理达,宁伟,王宏志,吴欣. 硅酸盐通报. 2015(01)
[10]国内复合材料自动铺放技术发展[J]. 黄文宗,孙容磊,张鹏,连海涛,李丽丽,刘艳伟. 航空制造技术. 2014(16)
博士论文
[1]碳纤维表面纳米结构的构筑及其复合材料性能研究[D]. 荣怀苹.东华大学 2013
[2]热固性塑料机械物理法再生及再资源化研究[D]. 吴仲伟.合肥工业大学 2013
硕士论文
[1]碳纤维表面C和SiC涂层的制备及性能分析[D]. 方成.哈尔滨工业大学 2016
[2]高性能阻尼浆的研制及成型工艺研究[D]. 李天夫.西南交通大学 2016
[3]改性纳米粒子增强聚合物基复合材料力学性能的分子动力学模拟研究[D]. 张惠.暨南大学 2014
[4]共混法制备水性阻尼涂料及其性能研究[D]. 罗娟.西南交通大学 2013
本文编号：3329351
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＦＲＴＰ在各领域的应用??Ｆｉｇ．?１－１?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＦＲＴＰ?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｆｉｅｌｄｓ??
?北京化工大学硕士学位论文???ｋ＾Ｕ＾Ｗ３！ＭＭ??＿＿丨丨４鈐弩搜??图１－１?ＦＲＴＰ在各领域的应用??Ｆｉｇ．?１－１?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＦＲＴＰ?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｆｉｅｌｄｓ??着一代大型客机复合材料应用现状??Ａ３５０：?５２ｔｆｃ?，－－－＊＊＊?＂＊、、、??Ｂ７８７；?５０ｔｉ?／?＼??ｓｏｓ?＼?／??材…?Ｂ７７７：?ｌｌＨ?，一?、、ｖ??？?＾?Ｂ７５７：?（＞＾，：，??Ｓ?２０＊／．?Ｂ７６７：?４Ｈ??一??＂?Ｖ?Ａ３４０??〇．，Ｌ＿＾＝＝?．??１９７０?１９８０?１９９０?２０００?２０１０??图１－２?ＦＲＴＰ客机应用现状??Ｔａｂｌｅ?１－２?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｓｔａｔｕｓ?ｏｆ?ＦＲＴＰ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｆｉｅｌｄ?ｏｆ?ｐａｓｓｅｎｇｅｒ?ａｉｒｃｒａｆｔ??１．２纤维增强热塑性树脂基复合材料研究概况??１．２．?１纤维增强热塑性树脂基复合材料研究发展现状??复合材料的雏形源自于古代，古人发现将多种材料杂糅后，所得到的新型材料具??备了更强的、甚至原本不具备的性能，复合材料的最初概念由此应运而生。而纤维增??强复合材料的概念成型于２０世纪中期，将纤维作为增强体，引入基体材料后制备复??合材料的相关研究快速发展了起来，其中，最为引人瞩目的当属树脂基纤维增强复合??材料（ＦＲＰ）的研究：显著的轻量化效果与优异的力学性能使其得到广泛的应用［１３＿１４］。??在此后的研究中，根据不同的性能需求出现了越来越多不同种类纤维与树脂的组合，??制备而成的复合材料在物理、化学性能方面均有良好表现，ＦＲＰ的应用
维增强预浸渍带（ＭＩＴＴ）、短纤维增强??热塑性复合材料（ＳＦＴ）、长纤维增强热塑性复合材料（ＬＦＴ）、玻璃纤维毡增强热塑??性复合材料（ＧＭＴ）等目前，玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料的发展已进入成熟??期，如何在此基础上制备高性能玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料逐渐成为该学科的新??热点。??１．２．２成型工艺??根据复合材料的结构及应用领域的不同，复合材料的成型工艺也不尽相同。在此??介绍三种较为常见的成型工艺：薄膜叠压法、注塑成型法及自动铺带法。??（１）薄膜叠压法。薄膜叠压法如图１－３所示，将复合材料预料放入根据需求所设??计的模具中，调节压力、温度、保压时间等参数，加热施压后材料固化成型，完成制??备［１９］。该种方法适用于单向纤维及纤维织物增强树脂基复合材料等的制备，可设计性??高、省时高效易操作，是复合材料成型工艺中应用最为广泛的一种［２＇??Ｉ??，１１?〇?１１??Ｉ?１１＾?Ｔ??????图１－３薄膜叠压法??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??（２）注塑成型法。注塑成型法如图１－４所示，该方法适用于将ＬＦＴ粒料加工成型，??通过对注塑机的螺杆、流道、模具按照需求进行相关设计，便可制备出造型较为复杂??或者体积比较小的复合材料产品，是应用最广泛的ＬＦＲＴＣ成型技术之一，通过这种??方式制备出的产品具备诸多优点：成型周期短、制品表面光滑、以及制品精度高等等，??适用于汽车零部件及家电３Ｃ等领域ｆ２１］。在ＬＦＲＴＣ制品中，不仅因长纤的引入保证了??产品的强度，且由于纤维的导热系数较好，使得产品具备良好的散热性能，是制
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米科学技术在高分子材料领域的现状探析[J]. 蔡文倩,樊海涛. 科技视界. 2019(25)
[2]超声波及分散剂对纳米SiO2/CaCO3/Al2O3颗粒分散特性的影响[J]. 许耀群,李曙光,王娟,武霄鹏. 材料导报. 2018(S1)
[3]先进纤维增强复合材料在大型客机上的应用现状[J]. 吴利华,袁宇慧. 兵器材料科学与工程. 2018(03)
[4]纳米SiO2和PP-g-MAH对玻纤增强PP复合材料性能的影响[J]. 杨建军,何亚东,张志成,信春玲,曹敏华,金泽宇. 玻璃钢/复合材料. 2016(09)
[5]表面修饰碳纳米管对玻璃纤维及复合材料的性能影响[J]. 汪庆卫,吴欣,王宏志,宁伟,刘国强,李金龙. 功能材料. 2015(23)
[6]超声预处理对纳米SiO2的分散稳定性影响[J]. 刘春玲,严芬英,赵春英. 电镀与精饰. 2015(08)
[7]先进复合材料在飞机结构中的应用[J]. 孙振起,吴安如. 材料导报. 2015(11)
[8]碳纤维表面处理工艺对水泥基复合材料韧性影响[J]. 王振军,高杰,魏永锋,周琳琳,盛燕萍. 长安大学学报(自然科学版). 2015(02)
[9]SiO2微球修饰浸润剂对玻璃纤维及复合材料性能的影响[J]. 汪庆卫,罗理达,宁伟,王宏志,吴欣. 硅酸盐通报. 2015(01)
[10]国内复合材料自动铺放技术发展[J]. 黄文宗,孙容磊,张鹏,连海涛,李丽丽,刘艳伟. 航空制造技术. 2014(16)
博士论文
[1]碳纤维表面纳米结构的构筑及其复合材料性能研究[D]. 荣怀苹.东华大学 2013
[2]热固性塑料机械物理法再生及再资源化研究[D]. 吴仲伟.合肥工业大学 2013
硕士论文
[1]碳纤维表面C和SiC涂层的制备及性能分析[D]. 方成.哈尔滨工业大学 2016
[2]高性能阻尼浆的研制及成型工艺研究[D]. 李天夫.西南交通大学 2016
[3]改性纳米粒子增强聚合物基复合材料力学性能的分子动力学模拟研究[D]. 张惠.暨南大学 2014
[4]共混法制备水性阻尼涂料及其性能研究[D]. 罗娟.西南交通大学 2013
本文编号：3329351
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