注塑制备聚丙烯和聚乙烯单聚合物复合材料

发布时间：2017-08-10 01:04

  本文关键词：注塑制备聚丙烯和聚乙烯单聚合物复合材料

  更多相关文章： 单聚合物复合材料 聚丙烯 聚乙烯 熔融纺丝 注塑成型

【摘要】：单聚合物复合材料具有密度小、强度高、界面相容性好和回收简易等优点,是国外复合材料领域的研究热点。针对单聚合物复合材料加工中存在的加工温度范围窄、温度难以控制、制备周期长、生产效率低等缺点,本文以聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)为研究对象,首次研发了单聚合物复合材料的注塑成型工艺。研究了超高流动性PP和高密度聚乙烯(HDPE)的熔融纺丝工艺,在固态下热拉伸纤维,探讨了PP和HDPE熔融纺丝的制备工艺与纤维的结构和性能。研究结果表明,PP纤维的分子链是稳定的α单斜晶系,取向因子为0.84,熔点为170.8?C,其强度和模量分别达到了580 MPa和11.6 GPa。HDPE纤维的分子链是正交晶系,取向因子为0.89,结晶度达67.5%,其强度和模量分别达到了460 MPa和11.1 GPa。分别以自制和商业PP纤维布作为增强体,PP树脂作为基体,研究了注塑制备PP单聚合物复合材料的成型工艺,注塑制备了PP单聚合物复合材料,研究了该复合材料的力学性能、界面性质和微观形态。研究结果表明,含36 wt%纤维的单一组分PP单聚合物复合材料的拉伸强度为70 MPa,是未增强PP树脂的2.3倍,该复合材料具有良好的界面性能。当注射温度为260?C,注射压力为127.7 MPa,注射速率为0.18 m/s,保压时间为60 s时,PP单聚合物复合材料的拉伸强度达120 MPa,是未增强PP树脂的3.9倍。分别以自制和商业PE纤维布作为增强体,HDPE树脂为基体,探讨了注塑制备PE单聚合物复合材料的成型工艺,注塑制备了PE单聚合物复合材料,研究了该复合材料的力学、界面性质和微观结构。研究结果表明,含30 wt%纤维的单一组分PE单聚合物复合材料的拉伸强度为50 MPa,是未增强PE的2.8倍。单一组分HDPE单聚合物复合材料的界面粘结性能较好。当注射温度为300?C,注射压力为120.8 MPa,注射速率为0.23 m/s,保压时间为15 s时,PE单聚合物复合材料的拉伸强度达151 MPa,是未增强PE树脂的7.6倍。本文研发的单聚合物复合材料的注塑成型方法制备周期短,生产效率较高,制备PP单聚合物复合材料的加工温度范围高达80?C,制备PE单聚合物复合材料的加工温度范围达40?C,此方法有望应用于大规模生产单聚合物复合材料。
【关键词】：单聚合物复合材料 聚丙烯 聚乙烯 熔融纺丝 注塑成型
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB332
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-44
• 1.1 注塑制备单聚合物复合材料的研究目的和意义11-12
• 1.2 单聚合物复合材料的国内外研究进展12-31
• 1.2.1 多组分单聚合物复合材料的制备方法12-20
• 1.2.2 单一组分单聚合物复合材料的制备方法20-31
• 1.3 单聚合物复合材料的制备机理31-34
• 1.3.1 基于聚合物的结晶性质31-32
• 1.3.2 基于聚合物的结构性质32-34
• 1.3.3 外力作用34
• 1.4 单聚合物复合材料注塑工艺的研究目标和内容34-36
• 参考文献36-44
• 第2章 高流动性聚丙烯和聚乙烯的熔融纺丝工艺44-72
• 2.1 高流动性聚丙烯的熔融纺丝工艺44-64
• 2.1.1 实验材料和主要仪器设备45-50
• 2.1.2 熔融纺丝超高流动性聚丙烯的挤出工艺50-53
• 2.1.3 熔融纺丝超高流动性聚丙烯的热拉伸工艺53-59
• 2.1.4 熔融纺丝超高流动性聚丙烯的热定型工艺59-64
• 2.2 高流动性聚乙烯的熔融纺丝工艺64-67
• 2.2.1 实验材料和主要仪器设备64-66
• 2.2.2 高密度聚乙烯纤维的性能66-67
• 2.3 熔融纺丝工艺研究的小结67-69
• 参考文献69-72
• 第3章 聚丙烯单聚合物复合材料的注塑成型工艺与其性能72-140
• 3.1 聚丙烯单聚合物复合材料注塑成型工艺的初步研究72-83
• 3.1.1 注塑成型聚丙烯单聚合物复合材料的实验材料和制备方法72-75
• 3.1.2 聚丙烯单聚合物复合材料的性能75-83
• 3.2 单一组分聚丙烯单聚合物复合材料的注塑成型工艺与其性能83-117
• 3.2.1 实验材料和制备方法84-94
• 3.2.2 聚丙烯纤维的热处理与其性能94-105
• 3.2.3 单一组分聚丙烯单聚合物复合材料的性能105-117
• 3.3 注塑工艺对聚丙烯单聚合物复合材料性能的影响117-134
• 3.3.1 实验材料和制备方法能118-120
• 3.3.2 注塑温度对聚丙烯单聚合物复合材料性能的影响120-125
• 3.3.3 注塑压力对聚丙烯单聚合物复合材料性能的影响125-127
• 3.3.4 注塑速率对聚丙烯单聚合物复合材料性能的影响127-130
• 3.3.5 保压时间对聚丙烯单聚合物复合材料性能的影响130-132
• 3.3.6 PP单聚合物复合材料的力学性能132-134
• 3.4 聚丙烯单聚合物复合材料注塑成型工艺的小结134-136
• 参考文献136-140
• 第4章 聚乙烯单聚合物复合材料的注塑成型工艺与其性能140-175
• 4.1 单一组分聚乙烯单聚合物复合材料的注塑成型工艺与其性能140-160
• 4.1.1 实验材料和制备方法141-145
• 4.1.2 高密度聚乙烯纤维的热处理与其性能145-150
• 4.1.3 单一组分聚乙烯单聚合物复合材料的性能150-160
• 4.2 注塑工艺对聚乙烯单聚合物复合材料性能的影响160-171
• 4.2.1 实验材料和制备方法160-161
• 4.2.2 注塑温度对聚乙烯单聚合物复合材料性能的影响161-164
• 4.2.3 注塑压力对聚乙烯单聚合物复合材料性能的影响164-165
• 4.2.4 注塑速率对聚乙烯单聚合物复合材料性能的影响165-167
• 4.2.5 保压时间对聚乙烯单聚合物复合材料性能的影响167-168
• 4.2.6 PE单聚合物复合材料的力学性能168-171
• 4.3 聚乙烯单聚合物复合材料注塑成型工艺的小结171-173
• 参考文献173-175
• 结论175-178
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单178-179
• 致谢179-180
• 作者简介180

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本文编号：648114