模内混合注塑成型聚丙烯与预制件间界面黏结强度研究

通过Moldflow软件仿真和成型实验,研究模内混合成型中连续纤维热塑性复合材料(CFRT)热压成型预制件与注塑成型聚丙烯间界面黏结强度。仿真研究预制件温度、熔体温度及保压压力对黏结界面温度场及压力场的影响规律,分析模内混合注塑成型界面黏结过程,指出CFRT预制件表面快速加热对界面黏结影响的重要性。研究结果表明:当预制件没有加热时,界面黏结强度随着熔体温度和保压压力的增加而显著提高,预制件达到熔点温度后,由于界面温度显著升高且足以满足界面分子扩散运动的能量需求,故熔体温度和保压压力的进一步提升对于界面黏结强度影响不大。     

成型工艺对PP/亚麻包缠纱力学性能的影响

研究了织造与成型工艺对热塑性PP/麻包缠纱预制件及复合材料力学性能的影响.结果表明,包缠纱可形成预制件用于纺织结构复合材料加工.织造密度的变化对复合材料性能有较大的影响,综合织造的便利性和复合材料经纬向拉伸性能共同的作用,可以设定经密在较小的范围而控制纬密在适中的水平.通过正交设计和方差分析的方法,优化热压成型工艺参数,优化结果为压力6MPa,时间5min,温度185℃.利用包缠法的天然亚麻纤维和热塑性PP制成的热压复合材料,具有较好的结合界面和较优的力学性能,同时包缠纱为纤维增强复合材料成型提供了经济可行的预制件加工方法.     

挤出循环对玻纤增强PA66复合材料流变性能和力学性能的影响

通过双螺杆挤出机对w=35%玻纤增强尼龙66(PA66/GF35)复合材料进行循环加工,研究了挤出循环次数对PA66/GF35的流变性能、热性能、玻纤长度和力学性能的影响。结果表明:随挤出循环次数的增加,PA66/GF35复合材料的熔体体积流动速率逐渐增加,表观黏度显著下降;多次挤出加工使PA66基体发生热氧降解,特性黏度逐渐减小,熔点、结晶温度、结晶度略有降低;玻纤断裂,玻纤保留长度变短。PA66/GF35复合材料的力学性能随挤出循环次数的增加逐渐下降,经4次挤出循环后其拉伸强度、弯曲模量和冲击强度分别下降了38.41%、21.73%和67.33%。     

双轴向纬编针织热塑性复合材料的加工制造及拉伸力学性能

主要探讨如何利用玻璃纤维和丙纶的共混纱来加工双轴向纬编针织热塑性复合材料及其力学性能，内容包括双轴向纬编针织预制件的编织，热塑性复合材料的热压成型加工以及试样的拉伸试验和分析．研究结果表明，采用玻璃纤维和丙纶（GF／PP）的共混纱作衬经和衬纬纱，有利于基体树脂丙纶的浸渍和分布以及基体树脂丙纶的界面结合，不仅大大改善了复合材料的加工质量，而且提高了复合材料的力学性能．     

玻纤分布层合热塑性复合材料的力学性能及其失效行为

使用连续玻纤毡和玻纤网格布两种形态增强体,通过宏观不均匀增强体结构设计,在连续化运行的双钢带压机上制备得到了玻纤分布层合热塑性复合材料,探讨了玻纤增强体分布层合结构对复合材料力学性能及其失效破坏行为的影响。结果表明,玻纤增强体的宏观不均匀层合结构对复合材料的拉伸及弯曲性能的影响存在差异;连续玻纤毡位于外侧的分布层合结构能够抑制裂纹在垂直于拉力方向的扩展,层间分离的同时使更多的纤维束拔出断裂,显著改善了复合材料的拉伸性能;玻纤网格布位于外侧的分布层合结构则使其弯曲性能明显提高,外侧玻纤网格布中取向的玻纤呈现张力破坏使复合材料能够承受更高的弯曲载荷;分布层合结构中引入的玻纤网格布发挥了纤维束增韧作用,大幅提高了复合材料的冲击强度;与玻纤毡增强热塑料复合材料(GMT)相比,适宜的分布层合结构可使复合材料的拉伸及弯曲性能提高59%~76%、冲击强度提高53%。     

上浆剂对碳纤维增强尼龙66复合材料结构性能的影响

纤维表面上浆剂是复合材料界面性能乃至力学性能的重要影响因素.选用表面为环氧浆料的碳纤维(ERCF)和自配聚氨酯浆料的碳纤维(PUCF),分别与尼龙66(PA66)共混制备成碳纤维增强PA66复合材料(CFRPA66),并测试其相关性能.结果表明:在碳纤维体积分数相近时,由PUCF制备的CFRPA66比ERCF制备的CFRPA66拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度分别提高了18.7%,20.5%和5.7%.研究结果证明了聚氨酯上浆剂对碳纤维和PA66的界面有更好的增强效果.     

薄壁注射成型中聚合物与模具间接触热阻研究

基于薄壁注射成型过程中聚合物熔体与模具之间的热量交换分析,提出一种可用于计算聚合物与模具界面之间接触热阻(RTC)的新算法,通过结合实验研究与理论分析,获得聚碳酸酯(PC)薄壁制件注射成型中聚合物与模具界面之间的平均RTC,研究注射成型工艺参数以及聚合物与模具之间界面环境对RTC的影响规律。研究结果表明:薄壁注射成型中聚合物与模具界面之间的RTC与成型条件密切相关,其影响不可忽略;RTC随着模具温度、熔体温度、保压压力和保压时间的增加而减小,其中模具温度和保压时间的影响最显著;通过更换导热率较高或者型腔表面粗糙度较高的模芯材料,同样可降低RTC。     

长玻璃纤维增强PET复合材料界面的研究

为促进PET在玻璃纤维表面的接枝反应，将长玻璃纤维增强PET热塑性复合材料的预浸料进行热处理，用短粱三点弯曲测定了长玻纤增强PET复合材料的层间剪切强度，采用红外光谱分析、扫描电镜、裂解气相色谱质谱联用等手段对增强纤维表面的化学结构进行了分析。结果表明经过热处理可以提高复合材料的界面粘合强度，而此良好的界面粘合强度源于PET分子链在玻璃纤维表面的接枝反应。     

连续玻纤增强聚烯烃预浸带的力学性能

分别以五种聚烯烃树脂为基体,采用自行设计的浸渍模具制备了连续玻璃纤维增强聚烯烃预浸带,并采用热模压机将预浸带压制成相应的板材.研究了五种基体树脂、纤维含量、纤维分布对复合材料力学性能的影响.结果表明,加入玻纤后复合材料的拉伸强度、弯曲强度大幅度提高,纤维分布对材料的弯曲性能影响较大;纤维含量0~70%范围内,随纤维用量的增加,复合材料的力学性能提高;在70%~75%范围内,复合材料的力学性能随纤维含量的增加而降低.动态力学分析表明,加入纤维后明显提高了复合材料的抗形变能力.     

流化床工艺制备连续纤维增强热塑性复合材料纤维含量的控制

以玻璃纤维为增强纤维，PP、PA6为基体，利用流化床浸渍技术制备连续纤维增强热塑性复合材料．采用正交设计方法，研究PP、PA6树脂粉末浸渍工艺中静电压、气压、浸渍时间等因素对纤维含量的影响．结果表明：增加气压、静电压或浸渍时间都有利于提高树脂含量，树脂的种类对树脂含量也有影响．     

增韧剂对长纤维增强PA66复合材料性能的影响

采用熔融浸渍法制备了长玻璃纤维增强PA66复合材料，通过对树脂熔体黏度、预浸料浸渍程度和纤维断裂率、材料力学性能进行测试及扫描电子显微镜（SEM）观察，分别研究了不同含量的增韧剂乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH）和乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（POE-g-GMA）对复合材料性能的影响。实验结果表明：随着含量的提高，两种增韧剂均能够使长玻璃纤维增强PA66复合材料的冲击强度增大，树脂与纤维界面的结合程度提升，其中POE-g-GMA的增韧及界面改善效果更为明显，可有效提升复合材料的力学性能。     

三螺杆直接挤出制备PP/PA66原位微纤复合材料的工艺研究

利用三角形排列三螺杆挤出机(TTSE)低温原位拉伸直接挤出制备了聚丙烯/聚己二酰己二胺(PP/PA66)原位微纤复合材料,用响应曲面分析法(RSM)研究了工艺参数如PA66含量、加工温度、剪切速率和喂料量对原位微纤复合材料微纤直径和长径比的影响。研究结果表明:加工工艺条件对PP/PA66微纤复合材料中的纤维直径和长径比影响很大,其中影响纤维长径比最显著的工艺参数是加工温度,其次是PA66含量;当加工温度为245℃,PA66质量分数为27%时,实验得到的PA66微纤直径在2~5μm之间,最大长径比接近210,且最优工艺下微纤长径比的实际值与理论值偏差为3.84%,说明该分析方法较为可靠。     

VARTM制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究

通过对黄麻纤维热处理、碱处理、硅烷偶联剂处理和异氰酸酯处理进行表面改性,并对改性黄麻纤维布进行热压工艺处理,最后采用VARTM成型工艺制备黄麻纤维增强环氧树脂复合材料,并对其性能进行了系统研究.通过扫描电镜(SEM)分析表明,热处理和碱处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结未得到明显改善,而通过硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结性能得到了显著的提高.将硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维布通过热压处理不仅可以增加复合材料中黄麻纤维体积含量,而且可以提高复合材料的综合性能,复合材料力学性能研究表明,经硅烷偶联剂处理后的黄麻纤维增强复合材料拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了18.6%,71.4%和50.2%.经异氰酸酯处理的黄麻纤维增强复合材料的拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了16.3%,34.0%和50.3%.     

聚酰胺12/玻璃纤维复合材料选区激光烧结力学性能研究

基于选区激光烧结工艺(SLS),研究玻璃纤维(GF)含量变化对聚酰胺12(PA12)/GF复合材料制件力学性能的影响。首先制备具有不同GF质量分数(10%～30%)的PA12/GF复合材料试样,然后,基于力学性能测试和微观组织表征,系统分析GF质量分数对烧结件力学性能与界面微观特征的影响规律。研究结果表明：在相同工艺参数条件下(扫描速度为5 000 mm/s、激光功率为37.7 W、扫描间距为0.12 mm),随着GF质量分数增加,弯曲强度不断增大,拉伸强度先增加再减少,而冲击韧性却呈现单调递减的趋势。GF质量分数为10%的烧结制件综合力学性能最优,其拉伸强度和弯曲强度分别为48.65 MPa和53.54 MPa,相比于纯PA12分别提高了2.6%和12.0%,而冲击韧性则略有下降,为64.01 kJ/m²;当GF质量分数较高时,纤维拔出成为PA12/GF界面破坏的主要机制,该机制会导致冲击韧性的降低,这一点与力学性能冲击韧性测试结果相符;GF质量分数为10%时有助于提升材料结晶度,使得烧结试样在既保留聚酰胺基体相优势的条件下,又拥有GF增强相的特点,同时,发挥聚...     

纳米二氧化硅修饰玻纤表面对玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响

基于纳米颗粒比表面积高的特性，将超声震荡分散后的纳米SiO₂通过化学接枝方法修饰玻璃纤维表面制备玻璃纤维/聚丙烯热塑性复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）表征纳米SiO₂在玻纤表面的分布状态及其与纤维树脂的结合情况，结果表明纳米颗粒在纤维表面分布状况良好，纤维与树脂能较为紧密地结合。通过动、静态力学测试表征复合材料的界面结合情况及整体力学性能，结果表明复合材料在动态热机械分析（DMA）测试下具备良好的综合界面性能；与空白组对比，复合材料的层间剪切强度最高提升约86%，拉伸强度最高提升约300%，弯曲强度最高提升约94%。     

一种新的均苯型聚酰亚胺成型工艺

采用热模压工艺，考察了一种新的均苯型聚酰亚胺的成型加工性能。利用正交实验方法，实验考察了成型工艺条件：成型温度、热处理温度、成型压力和保压时间对材料力学性能的影响。结果表明：成型温度和保压时间对材料的拉伸、弯曲和冲击强度均有较为显著的影响，而增大成型压力还会降低材料的冲击强度。就材料的综合性能而言，最佳的成型工艺条件为：成型温度345～355℃，成型压力10．0～12．0MPa，保压时间100～120min，热处理温度170℃。     

芳香型聚胺醚及其连续玻纤增强复合材料的性能研究

以双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）和对甲氧基苯胺为单体制备了芳香型聚胺醚,并通过原位聚合的方法制备了连续玻纤增强热塑性聚胺醚（GF/PHAE）复合材料。研究了DGEBA/对甲氧基苯胺体系的反应特性、动态黏度、熔体流动速率（MFR）、耐热性及聚胺醚浇注体和GF/PHAE复合材料的力学性能,采用红外光谱法（FT-IR）对聚胺醚进行了结构分析,并借助SEM分析了GF/PHAE复合材料的断面形貌。研究结果表明：DGEBA/对甲氧基苯胺体系在25 ℃下放置85 min后黏度为2100 mPa•s,黏度较低有利于纤维的浸润;聚胺醚为可熔融的热塑性聚合物,反应时间5 h、反应温度140 ℃下制备的聚胺醚熔融指数较低为1.4 g/10min;聚胺醚的玻璃化转变温度（Tg）为86.7 ℃,起始分解温度为310.2 ℃;聚胺醚浇注体的弯曲强度126.9 MPa,弯曲模量10.2 GPa;当玻纤体积分数为59.3%时,GF/PHAE复合材料弯曲强度1327.2 MPa,弯曲模量21.8 GPa,层间剪切强度86.2 MPa;SEM断面分析表明聚胺醚对玻璃纤维具有良好的界面黏接。     

PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料的力学性能与吸水性能

采用平板模压成型方法制备聚对苯二甲酸乙二醇酯是(PET)废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料,研究纤维梳理方式及不同质量比对复合材料力学性能与吸水性能的影响。结果表明:相同纤维比例、不同纤维梳理方式的复合材料拉伸强度无显著差异;纤维混合梳理的复合材料弯曲强度和弯曲模量均显著高于分别梳理的复合材料;纤维分别梳理的复合材料耐水性能优于纤维混合梳理的复合材料。动态机械热分析显示:复合材料储能模量随竹原纤维含量增加而增加,PET纤维含量的增加使复合材料阻尼效应增加。复合材料吸水动力学表明:水分在竹原纤维比例高且分别梳理的复合材料内部的扩散符合Fick定律;而水分在竹原纤维比例低且纤维混合梳理的复合材料内部的扩散行为不符合Fick定律。     

原位法制取碳纳米管/尼龙6复合材料

为改善尼龙 6 (PA6 )的力学性能 ,加入碳 nm管(CNTs)与之复合 ,制作 CNTs/ PA6复合材料 ,以提高基体PA6的力学性能 ,特别是抗拉强度。通过采用原位法复合CNTs与 PA6 ,获得了由 OC C化学键连接的、理想的CNTs/ PA6界面的、且 CNTs在基体 PA6中分散均匀的CNTs/ PA6复合材料 ,其抗拉强度有较大幅度的提高 ,同时还保持较高的冲击韧性和延伸率。经检测 ,CNTs/ PA6复合材料的断裂界面不象其它纤维增强 PA6复合材料那样在纤维 / PA6界面上 ,而是在 PA6包裹层与 PA6基体界面上。研究结果表明 ,采用原位复合法 ,CNTs能够对 PA6基体起到很好的增强作用     

超声塑化工艺参数对聚合物熔体流动性能的影响

为了测试超声塑化的聚合物熔体流动性能,采用自行研制的阿基米德螺旋模具进行超声塑化微注射成型充填实验,通过充填长度表征聚合物的流动性能。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,无定型)、聚丙烯(PP,半结晶型)、聚酰胺66(PA66,结晶型)这3种不同类型的聚合物为对象,采用单因素实验法分别研究超声振幅、塑化时间、塑化压力、保压时间、保压压力、模芯温度等关键工艺参数对聚合物充填长度的影响规律。研究结果表明:提高超声振幅、延长塑化时间、增大塑化压力、提高模芯温度均能显著提高聚合物的流动性能,在相同条件下,这3种聚合物的充填长度L关系为LPA66LPPLPMMA;当保压时间从2s提高到6s时,这3种聚合物充填长度分别提高24.3%,21.1%和24.1%;充填长度与保压压力呈线性增长关系。研究结果可为建立超声塑化的聚合物流动性测试标准提供参考。