熔体包覆法长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能

采用自行设计的熔体包覆模头制得长纤维增强聚丙烯粒料(LFG),研究了马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)的含量、玻璃纤维的含量及长度等对长纤维增强聚丙烯(LGF/PP)力学性能的影响。通过注塑和压缩模塑两种成型工艺,比较纤维的损伤情况。结果表明,LGF/PP的力学性能随着MPP和GF含量的增加而增强;单螺杆挤出机挤出过程对纤维的损伤注塑过程更为严重。同时,由两者试样的断面扫描电镜图(SEM)可以得出,试样中纤维的浸渍和分散达到良好的效果。当MPP含量为8%左右,GF含量为30%~40%,LFG长度为12 mm,采用注塑成型可获得综合力学性能较好的LGF/PP制品。     

纤维增强热塑性树脂预浸料的制备工艺及研究进展

热塑性复合材料因冲击韧性高、环境适应性强、可回收利用等优点,被广泛应用于汽车制造、航空航天、国防军工等领域。但因热塑性树脂加热熔融后较高的黏度使其很难与纤维充分浸渍。预浸料作为制造复合材料的中间材料,现阶段制备工艺已相对成熟,预浸料中纤维已被树脂浸润,因此通过预浸料制备的复合材料孔隙率较低。本文介绍了现阶段常用的热塑性预浸料制备方法及各自的优缺点,包括溶液浸渍法、熔融浸渍法、粉末浸渍法、薄膜叠层法、纤维混杂法以及反应链增长浸渍法。阐述了热塑性树脂熔体浸润纤维的浸渍机理,对浸渍机理的部分研究成果进行了概括。概述了浸渍温度、浸渍压力和牵引速率对预浸带性能的影响。最后指出了国内预浸料生产中存在的主要问题,未来可采用多学科结合、纤维树脂改性、对浸渍过程进行计算机模拟等方法促进热塑性预浸带的产业化发展。     

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。     

热模压预成型工艺参数对复合材料帽型长桁质量的影响

本文采用热模压预成装置将碳纤维单向预浸料层板制备成帽型结构长桁预成型体,通过对不同工艺条件下制备的帽型长桁预成型体的表观质量、厚度和纤维偏转角度进行检测,考察和分析了成型温度和速度对预成型体质量的影响规律。当成型温度较低时,由于树脂的黏度较高,预浸料层间摩擦力较大。预成型体表面出现褶皱现象,并且纤维由于受到层间剪切的作用而出现角度偏转。当成型温度较高时,树脂受到压力作用更易流动。这不仅降低了预成型体的厚度,同时也减弱了树脂束缚纤维的能力,使纤维偏转角度增加。而当成型速度增加时,预浸料层间的摩擦力使纤维的偏转角度增大。因此在预成型过程中,为了提高预成型质量,工艺温度和成型速度应控制在一定范围内。      

长玻璃纤维增强聚丙烯

采用自行研制的熔体浸渍包覆长玻璃纤维装置,制备了长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料。研究了玻纤含量(10%(质量分数,下同)、20%、30%、和40%)、预浸料粒料长度(3mm和18mm)及相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)含量(2%、4%、6%、和8%)对长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料力学性能的影响。结果表明,长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)的力学性能明显优于短玻璃纤维增强聚丙烯,当玻纤含量在30%时,拉伸强度达到50MP左右,冲击强度达到6kJ/m2左右,相容剂PP-g-MAH的加入增强了界面粘接强度,大幅度地提高了长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料的力学性能,当相容剂PP-g-MAH含量达到3%左右,其综合力学性能达到最佳值,拉伸强度达到100MP左右,冲击强度达到10kJ/m2左右。     

高压静电场对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料预浸料浸渍和断裂的影响

采用熔融浸渍工艺生产连续纤维增强热塑性树脂基复合材料,纤维预分散至关重要。结合现有机械分散装置,根据纤维束在高压静电场受静电场力的原理,设计并引入高压静电场分丝装置,对纤维束进行二次分散。结果显示,经过高压静电场分丝,促进了纤维束分散和纤维单丝之间的均匀性,改善了连续玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料预浸料纤维和聚合物表面结合,降低了纤维分丝过程中的磨损和断裂,使通过此法制得的GF/PP复合材料预浸料的力学性能得到显著提升。实验表明,当静电场上下极板之间距离为20 cm、高压静电场电压30 kV时,GF/PP复合材料预浸料力学性能最优。     

碳纤维/尼龙6预浸料的制备及盒体的热冲压成型工艺

首先利用自主设计的熔融浸渍机头制备了60 mm幅宽的连续碳纤维增强尼龙6（CF/PA6）热塑单向带,并利用快速热冲压成型技术制备了CF/PA6复合材料矩形盒体。结果显示,在CF/PA6预浸料制备过程中,纤维展纱包覆角与纤维展宽呈线性关系;预紧力增加展纱宽度的同时,牵引力会呈指数急剧上升,因此应避免大的预紧力;CF/PA6预浸料的浸渍质量随牵引速度的增加而降低;预热有利于改善高浸渍速度下的浸渍质量。在热冲压成型过程中,CF/PA6复合材料的最佳预热温度为260~280℃,模具温度为130~160℃,并应经过预压实。      

零吸胶炭纤维增强高温固化环氧复合材料预浸料研制

针对大尺寸、大厚度复合材料构件对“零吸胶”预浸料的需求,对低树脂含量炭纤维增强高温固化环氧复合材料预浸料进行了研制,并对预浸料的外观和物理性能、复合材料基本力学性能及成型工艺性能进行了研究.通过对预浸料制造工艺参数的优化,研制出了低树脂含量炭纤维增强高温固化环氧复合材料预浸料,其外观和物理性能满足要求;采用低树脂含量预...     

甘蔗渣纤维增强聚丙烯复合材料的制备和力学性能

利用注射成型制备了甘蔗渣纤维增强聚丙烯复合材料, 分析了纤维质量分数、 注射成型条件以及添加物对复合材料力学性能的影响。结果表明, 随着纤维质量分数的增加, 材料的弯曲模量呈递增趋势。由于甘蔗渣纤维热降解的发生, 材料的力学性能随筒体温度的增加呈下降趋势。在模具温度90℃、 注射间隔时间30s、 不同的筒体温度185℃和165℃的成型条件下, 材料的弯曲性能和冲击强度分别呈现最大值。添加了马来酸酐改性聚丙烯后, 材料的弯曲强度和冲击强度得到了提高。      

麦秆纤维/氨基树脂模塑料的制备与性能研究

以麦秆纤维为增强材料、氨基树脂为基体制备了麦秆纤维/氨基树脂模塑料.利用碱、乙酸、偶联剂KH550、KH370处理了麦秆纤维,研究了经不同方法处理的麦杆纤维对模塑料流动性、模塑收缩率、力学性能的影响.结果表明:麦秆纤维的处理效果对模塑料的性能影响很大,以添加偶联剂KH550的碱麦秆纤维模塑料综合性能最优,流动性提高了1...     

废旧线路板粉料/玻璃纤维增强复合材料研制

以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料与玻璃纤维作为增强材料,采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。研究了模压工艺参数以及废弃物粉末填料配比等对复合材料力学性能的影响规律,并初步展望了废弃物复合材料的应用。结果表明,随着模压温度、压强、模压时间和填料含量的增加,复合材料的弯曲强度先升高后降低;在优化的模压工艺参数条件下,用废弃粉体与短切玻璃纤维作为组合增强体,制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉体作为增强体的力学性能,其弯曲强度和冲击强度可达150MPa、18kJ/m2。     

废旧线路板粉料增强不饱和聚酯复合材料力学性能

以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料作为增强填料,采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。改变填料形状、加入量及尺寸大小,研究其对复合材料性能的影响。结果表明:用废弃粉料与短切玻璃纤维作为组合增强体制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉料作为增强体的力学性能;颗粒长度为1～3 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高远远大于颗粒长度为0.25 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高,且填充量也较大,质量分数可达65%,弯曲强度和冲击强度可达150 MPa、18 kJ/m2。      

模压工艺对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料层合板力学性能的影响

利用热模压工艺制备玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料层合板,通过差示扫描量热（DSC）法试验分析,确定相变参数,运用ANSYS有限元分析,将复合材料热力学参数与温度的非线性关系定义到材料特性中,研究模压成型过程中温度场变化情况,为模压成型工艺制度的确立提供理论指导和依据。以压缩强度、层间剪切强度和冲击韧性作为力学性能评价指标,采用响应曲面法探讨和分析制备工艺对GF/PP复合材料层合板力学性能的影响,得到最优模压工艺制备参数,获得最高复合材料层合板力学性能,为GF/PP复合材料自动铺放奠定铺放工艺基础。试验结果表明:模压加热工艺参数对复合材料层合板力学性能的影响度（从大到小）依次为:热压温度、热压时间、热压压力。较优的模压加热工艺参数为:热压温度228℃、热压时间6 min、热压压力1.1 MPa,在此工艺条件下制备的GF/PP复合材料层合板,层间剪切强度为31.12 MPa,压缩强度为100.96 MPa,冲击韧性为2.27 kJ/cm2。      

考虑纤维方向分布的玻纤增强PP复合材料拉伸性能

纤维方向及其分布对玻纤增强PP复合材料的力学特性具有至为关键的影响。提出了一种快速获取纤维数量及每根纤维方向的方法。通过引入方向张量, 利用Moldflow软件进行玻纤增强PP树脂注塑成型模拟获得纤维方向的平均分布, 结合显微方法观察判断特定点的纤维沿厚度方向的分层情况及定量判断纤维方向的分布。对轿车玻璃纤维增强注塑仪表板的纤维方向相对一致处取与纤维方向呈0°、45°、90°的样条, 通过拉伸实验测得拉伸模量, 利用所提出的方法研究了仪表板内玻纤方向的分布及其对拉伸模量的影响。研究结果表明: 玻纤增强注塑仪表板的力学性能是各向异性的, 其沿厚度方向纤维按方向大致可分为三层。     

船舶用阻燃树脂基体复合材料研究进展

复合材料的阻燃性能限制了其在船舶结构中的应用,树脂基体复合材料阻燃性能的好坏主要取决于树脂本身的阻燃性能。作者分别对复合材料中常用的三类树脂基体进行了总结研究:乙烯基环氧树脂在船舶领域已得到了广泛应用,但在某些要求阻燃的场合,乙烯基环氧树脂的应用受限。工业界和学术界针对阻燃乙烯基环氧树脂开展了大量工作,通过加入含磷笼型聚倍半硅氧烷(POSS)阻燃剂,显著提高了其阻燃性能,耐热性能和力学性能也有所提高;酚醛树脂是一种具有高阻燃性能的树脂类别,采用多种浸渍工艺将其制备成玻璃纤维或碳纤维增强预浸料,经过模压或热压罐等工艺方式可制备出力学性能良好、阻燃性能优异的复合材料产品。采用发泡工艺制备玻璃纤维增强酚醛发泡复合材料,其在更加轻量化的同时,仍具有良好的力学性能和阻燃性能;邻苯二甲腈树脂同样具有优异的阻燃性能,玻璃纤维、碳纤维增强的邻苯二甲腈复合材料热释放速率满足美军MIL-STD-2031中潜艇材料测定标准,邻苯二甲腈玻璃纤维复合材料的烟密度也远低于常见树脂复合材料的。阻燃乙烯基环氧树脂、酚醛树脂和氰基树脂优异的阻燃性能和良好的力学性能使其在水面舰艇和潜艇部件上具有广阔的应用前景。     

Date palm wood flour/glass fibre reinforced hybrid composites of recycled polypropylene: Mechanical and thermal properties

Recycled polypropylene (RPP) based hybrid composites of date palm wood flour/glass fibre were prepared by different weight ratios of the two reinforcements. Mixing process was carried out in an extruder and samples were prepared by injection molding machine. Recycled PP properties were improved by reinforcing it by wood flour. The tensile strength and Young’s modulus of wood flour reinforced RPP increased further by adding glass fibre. Glass fibre reinforced composites showed higher hardness than other composites. Morphological studies indicated that glass fiber has good adhesion with recycled PP supporting the improvement of the mechanical properties of hybrid composites with glass fiber addition. Addition of as little 5 wt% glass fibre to wood flour reinforced RPP increases the tensile strength by about 18% relative to the wood flour reinforcement alone. An increase in wood particle content in the PP resulted in a decrease in the degree of crystallinity of the polymer. The tensile strength of the composites increased with an increase in the percentage of crystallinity when adding the glass fibre. The improvement in the mechanical properties with the increase in crystallinity percentage (and with the decrease of the lamellar thicknesses) can be attributed to the constrained region between the lamellae because the agglomeration is absent in this case.     

碳纤维/玻璃纤维混织布及其环氧复合材料

碳纤维和玻璃纤维混合增强树脂基复合材料目前都用单丝铺放工艺。为了改善单向预浸料的工艺性能,开发了碳纤维和玻璃纤维混织布。用它们制备复合材料,操作方便,可用手糊或模压工艺。根据设计需要,可调整混织布的经纬比例和布的构造,以获最佳性能/价格比。本文通过六种混织布/环氧复合材料的力学性能测定和估算,表明其拉伸和弯曲的强度和弹性模量符合“混合律”。在碳纤维占总纤维的体积分量为26%时出现最低的复合材料强度,而碳纤维的体积分量超过53%时才对复合材料的强度和弹性模量部有提高。      

新型偶联剂改性玻纤增强聚丙烯复合材料的研究

本文以硅烷偶联剂KH-560和硬脂酸为原料,通过阴离子开环反应合成出一种新的偶联剂,并将这种新型偶联剂用于玻纤增强聚丙烯。研究结果表明：这种新型偶联剂能够在玻璃纤维与聚丙烯之间引入化学键舍,明显提高了界面的粘结能力,并且使得复合材料的力学性能显著提高。