注塑工艺和玻纤含量对玻纤增强PP注塑制品收缩的影响

文中结合计算机辅助工程(CAE)及Taguchi实验设计(DOE)技术研究了玻纤含量和工艺参数对玻纤增强聚丙烯注塑制品各向异性收缩的影响。基于Taguchi DOE方法采用L18(36)正交矩阵进行了实验以优化制品的收缩,并研究了各个参数对制品收缩的影响程度。对于主实验中所选因素,纤维含量、熔体温度和保压压力对玻纤增强聚丙烯注塑制品各向异性收缩的影响较大。     

短玻纤增强聚丙烯复合材料气体辅助注塑成型真三维模拟

基于广义非牛顿流体和七参数Cross-WLF黏度本构,以矩形平板塑件为研究对象,选用短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料,采用Moldflow软件对传统注塑成型和气体辅助注塑成型过程进行真三维模拟,对比研究了两种成型工艺中注射压力、锁模力和塑件变形情况,结果表明,采用气辅注塑成型能有效降低注射压力和锁模力;采用气辅注塑成型能减小塑件的变形,在文中工艺条件下,传统注塑成型塑件的变形量为1.187 mm,而气辅注塑成型塑件的变形量为0.7839mm,变形缩小了51.4%,尤其是采用气辅注塑成型能明显减小塑件的收缩变形量,其收缩变形量从1.042 mm降低至0.6839 mm。     

短玻纤增强聚丙烯注射压力对微观结构和力学性能影响

报道了短玻纤增强聚丙烯复合材料中玻纤及注射压力对材料微观结构和力学性能的影响规律。实验结果表明: 随着玻纤含量提高, 复合材料的拉伸强度提高, 而断裂伸长率、冲击强度和熔体流动速率则下降。注射压力提高, 拉伸试样芯层中玻纤的平均取向角下降, 取向度提高, 因而拉伸强度增大, 冲击强度下降。皮层结构中玻纤沿熔体流动方向高度取向。聚丙烯球晶尺寸随玻纤含量增加而变小, 规整度也变差, 至40% 时, 聚丙烯已难以形成规整的球晶结构。     

注塑成型长玻璃纤维/聚丙烯复合材料的冲击韧性

利用自行研制的连续纤维/热塑性树脂浸渍装置,制备了注塑成型用长玻璃纤维增强聚丙烯粒料。利用Charpy冲击试验,研究了界面相容剂(接枝马来酸酐聚丙烯)的用量、粒料长度等对注塑试样冲击韧性的影响。试验发现,随着接枝聚丙烯含量的增加,试样的冲击韧性显著提高。但当接枝聚丙烯含量达到一定程度时,冲击韧性反而下降。注塑试样的冲击韧性随长纤维粒料的长度增加和冲击试样模具的浇口尺寸变大而升高。对于平板材料,冲击试样所处的位置不同,其韧性也有较大的变化。试验还发现,退火处理可以有效地提高注塑试样的冲击韧性。      

超声外场对复合材料注射成型流动行为影响的可视化实验

利用自主研制开发的基于可视化技术的超声激励注射成型装置,对超声频率为19.5kHz时,不同超声功率、不同注射速度以及不同玻纤含量条件下,短玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合材料熔体前沿充填型腔的状况进行直接观测记录,并对超声外场对复合熔体充型流动行为的影响进行研究。结果表明,超声外场在一定程度上改善了10%GF/PP的熔体充型流动行为,而且最佳超声功率值随着注射速度不同而有所改变,超声外场对于20%GF/PP的熔体充型流动行为改善效果并不明显。为后续研究超声外场对复合材料注塑成型特性的影响可以提供可靠依据。     

玻纤质量分数对短玻纤增强聚丙烯水辅助共注塑管件的影响

水辅助共注塑成型技术(Water-assisted co-injection molding,WACIM)是一种结合共注塑技术和水辅助注塑技术的新型注塑工艺。特定的工艺过程使得玻纤增强复合材料应用于WACIM工艺时具有特定的玻纤取向规律和增强特点。以纯聚丙烯(PP)为内层材料、不同质量分数的短玻纤增强聚丙烯(GF/PP)为外层材料制备系列WACIM管件,比较分析了实验条件下玻纤质量分数对管件壁厚、玻纤取向分布及拉伸强度的影响规律与机制。研究发现在玻纤质量分数不超过30wt%时,管件壁厚差异不明显,当玻纤质量增加到40wt%时,管件内外壁厚均增大;WACIM管件外层按玻纤取向的分布特点均可分为近界面层、中间层和近模壁层,玻纤沿流动方向的取向程度由内向外依次降低;管件的拉伸性能随着玻纤质量分数的增加呈先增后减的趋势,玻纤质量分数为30wt%时管件拉伸强度最好。与玻纤增强聚丙烯的水辅助注塑成型(WAIM)管件比较,发现两种工艺中玻纤质量分数对壁厚、玻纤取向分布和拉伸强度的影响有差异,影响机制有所区别。     

长玻璃纤维/聚丙烯复合材料粒料注塑制品的拉伸强度

利用自行研制的玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)预浸装置,制备了长玻纤增强聚丙烯(LGFRP)粒料,并通过普通注塑机注塑成型。研究了界面改性、粒料长度、浸渍程度及退火处理等对注塑试样拉伸强度的影响。试验发现,用接枝马来酸酐PP作为界面相容剂,试样的拉伸强度明显提高。当接枝马来酸酐量占PP量的0.3 %左右时,试样强度达到最大值。长纤维粒料内纤维浸渍度越高,注塑试样的强度越好。15 mm和5 mm长纤维粒料注塑成型试样的拉伸强度均高于10 mm粒料注塑成型的试样。退火处理可较大程度地提高注塑试样的拉伸强度。     

长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的研究

选用无碱玻璃纤维 ,采用特殊方法使长纤维与基体聚丙烯树脂有序复合 ,制备了一系列不同纤维长度、含量以及采用不同表面处理的玻纤 /PP复合材料 ,并测定了材料的力学性能 ,通过SEM观察了复合体系的界面 ,从微观上验证了材料力学性能的变化规律。实验表明 ,所采用的复合材料制备方法可使纤维的排布更加有序 ,并可改进材料的力学性能。     

界面柔性层对玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料力学性能的影响

通过橡胶分子链在玻璃纤维表面的接枝,在玻璃纤维毡增强聚丙烯复合体系中引入了界面柔性层,研究了柔性层的种类及厚度对复合体系界面结合及力学性能的影响,结果表明,采用容易与玻璃纤维表面形成化学键等牢固结合与基体树脂有一定相容性的橡胶分子链作为界面柔性层,可以获得高强度,高抗冲的玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料,柔性层的厚度对复合体系的力学性能有很大的影响,超过一定的厚度后,随着柔性层的增厚,玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能呈下降的趋势。     

玻纤含量对玻纤增强聚丙烯拉伸性能的影响

采用不同玻纤含量的标准拉伸试样,应用试验方法,通过玻纤含量对玻纤增强PP复合材料的拉伸性能进行比较,找出了实现最佳抗拉强度的玻纤含量。     

纤维增强塑料加工技术动向

本文分析了国内外纤维增强塑料的加工技术状况，根据不同增强塑料的加工技术和力学特性，提出了纤维增强塑料的开发方向。     

Kevlar-129纤维复合材料抗侵彻性能数值模拟

采用AUTODYN有限元软件,数值模拟了不同初速度下FSP破片对10 mm厚Kevlar-129纤维复合靶板的侵彻过程,获取了不同初速度下破片侵彻靶板后的剩余速度,计算了芳纶复合靶板的弹道极限,并将该值与弹道测试试验数据进行了对比.此外,研究了破片侵彻纤维复合靶板深度与破片初速度的关系.结果显示,Kevlar-129纤维复合材料弹道极限的数值模拟值与弹道实验测试值相吻合;破片初速度小于320m/s时,破片剩余速度随着破片初速度的增加而减小;破片初速度大于320m/s时,破片剩余速度随着破片初速度的增加而增大;破片初速度小于靶板的弹道极限时,破片侵彻靶板的深度随着破片初速度的增长呈二次函数增长.     

界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能影响研究

采用正交试验的方法,通过改变基体树脂和增强材料的种类以及采用偶联剂对界面改性的方法,研究了界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能的影响。结果表明:基体树脂和增强材料之间的匹配性对复合材料疲劳性能具有重大的影响。通过采用偶联剂对界面进行改性处理可以在一定程度上提高纤维增强复合材料的疲劳性能。     

基于多域正交空间协同演进的薄壁注塑件翘曲优化研究

目的 鉴于细长、异形、薄壁注塑件成型机理复杂,且容易产生翘曲变形,以及传统工艺优化方法存在局限性的问题,以某轿车薄壁件为研究对象,优化注射成型工艺,以实现降低翘曲变形,提高效率的目的。方法 首先,对压力、温度因素及多重效应造成细长、异形、薄壁注塑件翘曲变形的机理进行分析。然后,在正交试验设计的基础上,应用Moldflow软件模拟仿真获取数据,并进行方差分析,获得各工艺参数的显著性。为了进一步优化工艺参数,打破传统优化方法存在的局限,提出一种多域正交空间协同演进（MDOSE）的集成优化方法。最后,基于该方法优化某轿车薄壁件的翘曲变形,并将其应用于实际生产制造。结果 与初始试验方案相比,优化后制件z方向上的翘曲从1.022 mm降低到了0.085 7 mm,减小了91.6%,证实了MDOSE优化方法的有效性和实用性。结论 优化结果表明,MDOSE优化方法一定程度上解决了薄壁件的翘曲优化问题,改善了传统工艺优化方法的局限。机理分析和工艺方法为往后的薄壁注塑件的实际生产提供了一定的理论支撑。     

注水压力对圆管件水辅注塑填充过程的影响

以开源代码Open FOAM为基础,采用有限体积法和流体体积法构建了粘弹多相流的新求解器,数值模拟了圆管件的溢流法水辅注塑填充过程。基于熔体所固有的粘弹特性,解释了注水压力对熔体残余壁厚的影响,注水压力的变化导致熔体内变形速率的增加或减小,引起熔体抵抗变形能力的增强或减弱,直接影响到水相注入时受到阻力的大小,表现为熔体残余壁厚的多少。最后采用实验的方法进行验证,得出的结论与数值模拟所得的结论一致,并对数值大小的差异进行了解释。     

聚丙烯(PP)纤维表面改性及其在混凝土中的应用

混凝土中加入纤维可以大大增强混凝土的强度,其中聚丙烯纤维增强混凝土复合材料以其优异的性能正得到越来越广泛的应用,研究发现聚丙烯纤维的表面微观结构及其与水泥界面之间粘接力的强弱是影响复合材料性能的重要因素.综述了近年来聚丙烯纤维的表面改性及其在混凝土中的应用.     

管道修复用复合材料的研究进展

在民用建筑及航空领域,复合材料修补已成为一种有效的修复补强技术;将其应用到管道修复中,又形成了无开挖、速度快、效果好的管道先进修复技术.综述了管道修复用复合材料的研究进展,重点介绍了以纤维增强聚合物(FRP)为主体的管道修复材料及相关技术的进展.     

玻纤增强尼龙6的断裂研究

通过对不同玻纤含量的玻纤增强尼龙复合材料(GFPA)的性能及断口形貌的研究,得出GFPA的宏观力学性能的变化可由断面形貌特征来定量表征。拉伸强度随拉伸断口断面平坦区面积与断面总面积之比AP/A0的变小而提高,Izod缺口冲击强度随GFPA的断面粗糙度参数RS的提高而线性提高。断面形貌的变化与玻纤在基体树脂中的应力集中作用及对裂纹扩展的阻碍作用有关。