连续纤维增强聚丙烯复合材料的熔融浸渍理论模型与表征

通过分析熔融树脂对连续纤维的浸渍过程建立熔融浸渍理论模型,该模型将材料物性参数(纤维直径、纤维束展宽及厚度、树脂黏度等),设备参数(浸渍辊数、浸渍辊形状参数等)以及加工工艺参数(牵引速度、加工温度等)等结合起来,可以预测复合材料的浸渍程度及其变化趋势。对所制备复合材料的孔隙率测试以及虹吸实验表明,该理论模型能定量描述浸渍辊数、牵引速度以及加工温度等对浸渍效果的影响,而测试材料孔隙率是衡量浸渍程度的简捷易行的方法。     

长纤维增强PA66复合材料熔融预浸过程的纤维断裂研究

采用熔融浸渍工艺和自行设计的弯曲流道浸渍模具,对长纤维增强PA66复合材料熔融浸渍过程中的纤维断裂进行研究,建立了纤维断裂数学模型,并实验验证了模型的可靠性。通过Design-Expert软件设计实验,采用模型模拟了模具结构对纤维断裂的影响。结果表明:接触区高度差和接触区数目对纤维断裂影响显著,其次为模具的圆角半径和弯曲角度;通过减少接触区高度差以及接触区数目可有效降低纤维断裂率,提高加工过程的稳定性。     

连续玻纤增强聚丙烯熔融浸渍过程降黏研究

将不同配比的高黏度聚丙烯与低黏度聚丙烯共混制备高低黏度树脂混配基体,旋转流变测试结果显示低黏度聚丙烯的加入显著降低了共混体系的黏度。以高低黏度聚丙烯共混物为热塑树脂基体,采用熔融浸渍方法制备连续玻纤增强聚丙烯热塑预浸带。研究发现随着低黏度聚丙烯含量的增加,热塑树脂基体的加工性能明显提高,预浸带制品的孔隙率及纤维断裂率逐渐降低。将各组预浸带模压成型后进行力学测试,结果显示低黏度聚丙烯的加入使层压板层间剪切强度、弯曲强度、拉伸强度均出现小幅度下降,而对冲击强度基本无影响。结合加工性能及力学性能,低黏度聚丙烯质量分数10%时共混物的综合性能最佳。     

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．     

长纤维增强热塑性复合材料的研究进展

综述了长纤维增强热塑性复合材料的研究进展,详细介绍了长纤维增强热塑性复合材料性能的影响因素,包括纤维含量、纤维长度、界面状态以及注塑过程中纤维的取向等,最后对长纤维增强热塑性复合材料的发展做出了展望。     

连续玄武岩纤维衬垫织物复合材料及其拉伸性能

在电脑横机上分别编织了连续玄武岩纤维变化纬平针和不同垫纱比的衬垫织物4种预制件.通过真空辅助树脂转移模塑成型(VARTM)技术制成复合材料,测试其纵、横向拉伸性能.结果表明衬垫纱的浮线可以明显提高织物的横向拉伸性能,为玄武岩纤维及纬编增强复合材料的生产设计和应用提供依据.     

增强相对热塑性聚酰亚胺复合材料性能的影响

采用热模压成型的方法,在热塑性聚酰亚胺（TPI）中添加玻璃微珠（GB）、玻璃纤维粉（GFP）和短切玻璃纤维（SGF）进行复合增强,研究了3种不同形态填充材料及其含量对复合材料力学、摩擦磨损及热性能的影响。结果表明,随着填充物填充量的增加,所制得复合材料的刚性明显提高;并且填充物长径比越大,其作用效果越明显,由此制得的复合材料同时具有较低的体积磨损率及线膨胀系数。采用SGF增强复合材料的力学强度也随其填充量的增加显著增大,而采用GB及GFP填充的材料则呈下降趋势。采用SEM观察了复合材料断裂面的结构形貌,初步分析了其增强机理。     

纤维含量对纤维增强复合材料断裂强度的影响

通过理论分析和实验,研究了纤维体积含量与复合材料抗拉强度关系.得到纤维体积含量的理论下、上界极限以及许用的上界极限,并提供了有关参数和影响因素.     

PAN纤维预处理条件对其后续反应热性能的影响

将聚丙烯腈(PAN)纤维在空气气氛中于180~240℃范围内进行预处理,利用差示扫描量热仪(DSC)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)测试手段考察了预处理过程中形成的初期结构及其含量对纤维后续反应热性能的影响。结果表明:PAN纤维预处理过程中形成的含氧结构影响纤维的后续反应热性能;初期形成的含氧结构及其含量具有明显的时间效应和温度效应。     

Comparison between the preparation, structure and mechanical properties of long fiber reinforced thermoplastics and short fiber reinforced thermoplastic

This article summarizes the comparison between the preparation,structure and mechanical properties of long fiber reinforced thermoplastics(LFT) and short fiber reinforced thermoplastics(SFT).Both of the experiment and theory results showed that the mechanical properties of long glass fiber reinforced thermoplastics pellets(LGFRT) have been enhanced better than that of short glass fiber reinforced thermoplastics pellets(SGFRT) manufactured by molding procession.After regulation of the relative humidity by 50%,the mechanical properties of 30%(weight percent) short glass fiber content in SFT(SFT-PA6-SGF30) are similar to that of 40%long glass fiber content in LFT.However, the density of the latter is about 17%lower than that of the former.Thus,the corresponding weight of products is reduced by 13%;output rate is increased by 21%,and the cost is therefore significantly lowered.And it has the following advantages;impact strength is increased by 87%;the proportion is reduced by 20%;molding cycle is shortened by 10%;materials cost is saved by 20%~ 30%and the final total cost is saved by 30%~ 40%.So LFT (LFT-PP-LGF40 ) can replace SFT(SFT-PA6-SGF30) with the similar basic mechanical properties under normal temperature or 160℃lower.     

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。     

连铸保护渣渣膜润滑的研究现状

连铸中，特别是高速连铸条件下，渗入结晶器与凝固坯壳之间的保护渣渣膜的润滑状态对连铸过程有着重要的影响，本文介绍了国内外对渣膜润滑的主要研究成果。     

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%。     

聚酰胺连续纤维浸渍复合加工的停留时间理论模型

采用停留时间分布（RTD）函数和自行设计的弯曲流道浸渍模具,对连续纤维增强聚酰胺复合材料加工过程中的停留时间进行研究,建立了弯曲流道停留时间的数学模型,并通过实验验证了模型的可靠性,结果表明该模型可以准确预测树脂在浸渍模具中的停留时间。采用Box-Behnken响应面法设计5因素3水平的试验方案,模拟了模具结构对加工过程中外部累积体积分数为95%时所对应的停留时间（t₉₅）的影响,结果表明,流道单元长度和流道单元个数对t₉₅的影响最大。通过模拟优化试验得到了浸渍模具结构的最优参数为：流道单元长度12.5 mm,流道圆角半径3 mm,流道单元个数10个,流道单元夹角160°,模具间隙1.4 mm。     

含碳材料对连铸保护渣熔化速度影响的研究

以石墨、炭黑、碳化硅等三种含碳材料和碱度分别为0．8、1．0和1．2的基渣为原料，研究了炭黑、石墨和SiC加入形式（单独或复合，包括复合时的比例）和加入量以及基渣的碱度等因素对保护渣熔化速度的影响，并对试验数据进行了多元线性回归分析。试验和分析的结果表明：（1）石墨和炭黑复合加入比单独加入时对保护渣的熔化速度的影响更明显，尤其当m（炭黑）：m（石墨）=1：3时，作用最明显；（2）单独加入碳化硅对保护渣熔化速度的影响不大，但是碳化硅与炭黑以，”（SiC）：m（炭黑）=1：3的比例复合加入时，保护渣的熔化速度比单独加入炭黑时的小；（3）通过对实验数据的多元线性回归发现，熔速调节荆的加入量对熔化速度的影响最显著，炭黑在复合调速荆中的质量分数次之，随后依次为石墨在复合调速荆中的质量分数、碳化硅在复合调速剂中的质量分数和渣的碱度。     

不同改性尼龙短纤维增强天然橡胶复合材料的性能研究

用偶联剂KH550、KH560、KH570、NXT和H₃PO₄刻蚀对尼龙短纤维进行表面改性,将改性后的尼龙短纤维与天然橡胶制成母炼胶,然后用母炼胶制备尼龙短纤维-天然橡胶复合材料。通过力学性能测试以及RPA检测等手段,分析不同偶联剂和H₃PO₄刻蚀改性尼龙短纤维对复合材料综合性能的影响,发现用偶联剂KH570处理尼龙短纤维是改善复合材料综合性能较好的方法。在偶联剂KH570处理的尼龙短纤维基础之上添加不同相溶剂制备复合材料,通过力学性能测试分析不同相溶剂对综合性能的影响。并用扫描电镜(SEM)对复合材料断口形貌进行观察和分析,发现添加进口相溶剂能有效提高偶联剂KH570处理的尼龙短纤维在天然橡胶中的分散性,同时也能减少复合材料表面的孔洞即提高了尼龙短纤维与天然橡胶之间的界面粘结力。     

连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头设计

为了解决3D打印喷头在成形过程中需要频繁抬起和跳转的问题,研制一种具有复合丝材可控导入、高效熔融挤出及实时剪切功能的新型3D打印喷头。首先,基于结构原理和功能分析方法,对喷头进行分模块化设计;然后,对喷头剪切装置控制系统及其控制流程进行设计和分析;最后,采用所研制的3D打印喷头实物进行连续碳纤维增强复合材料预浸丝的熔融挤出及剪切试验。结果表明,采用所设计的喷头结构以及程序控制方法,可以实现剪丝刀片在喷嘴末端对于复合材料的有效剪切,剪切断口平整,验证了所研制的新型复合材料3D打印喷头的可靠性和实用性。所提方法可有效避免喷头在抬起和跳转运动过程中引发的问题,为连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头的结构设计及其运动控制提供了参考。