纖維增強復合材料(FRT)由于其優(yōu)異的性能在汽車、建筑以及航空航天領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,特別是長纖維增強熱塑性復合材料(LFT),但是FRT的力學性能和纖維的長度有直接的關(guān)系,而纖維在注塑成型過程中斷裂非常嚴重,纖維的增強效果達不到預(yù)期的效果。本課題以長玻纖增強聚丙烯(LGF/PP)為例統(tǒng)計了常規(guī)注塑成型和注塑發(fā)泡成型時注塑機各段纖維的長度分布,分析了纖維斷裂的機理以及發(fā)泡對纖維的保護機理。根據(jù)注塑發(fā)泡時發(fā)泡對纖維有保護好作用而纖維殘余長度更長但由于泡孔的削弱作用力學性能不如常規(guī)注塑成型的現(xiàn)象,提出了注射發(fā)泡壓縮這一新型成型方法,提高了制品的力學性能。其具體研究如下:(1)和常規(guī)注塑成型時各段纖維長度及分布做了對比,注塑發(fā)泡成型時螺桿頭部、噴嘴以及制件中纖維長度在0-1mm的比例均有所降低,1mm以上的各區(qū)間段內(nèi)纖維所占比例均有所提高。采用Moldflow軟件模擬分析發(fā)泡對注塑過程纖維斷裂的影響,注塑發(fā)泡后制品中纖維殘余長度較常規(guī)實心注塑長,而且隨著氣體初始濃度的升高,制品中纖維的殘余長度呈逐漸上升的趨勢。(2)通過控制注射工藝參數(shù)以及發(fā)泡體系來研究泡孔對注塑過程中纖維的斷裂的影響,在配方體系和注射參數(shù)較為合理時發(fā)泡質(zhì)量好,泡孔形態(tài)較佳,泡孔在沖模過程中很好地保護了纖維,制件中纖維殘余長度較大。(3)注塑壓縮發(fā)泡成型既充分利用了發(fā)泡對纖維的保護作用,又避免了泡孔的削弱作用。注射發(fā)泡壓縮成型較常規(guī)注塑成型纖維長度提高50.9%,拉伸強度提高20.5%,彎曲強度提高了 26.9%,沖擊強度提高了 30.5%。
【學位單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB332;TQ327.1
【部分圖文】：

在浸漬模具中讓連續(xù)纖維束通過經(jīng)特殊設(shè)計的結(jié)構(gòu)，在模具中熔融樹脂進入纖維??束后與纖維單絲充分接觸完成浸漬。??在浸漬模具中應(yīng)用較多的是交替的輥輪如圖１－２所示，讓連續(xù)纖維束通過上??下交替的輥輪，這樣可以較大幅度的提高纖維張力，纖維與浸漬輥子之間也會形??成局部楔形高壓區(qū)域，有利于樹脂浸潤纖維束內(nèi)部［１６］。熔體浸漬技術(shù)比較簡單，??設(shè)備投資也較少，小型企業(yè)就能夠投資進行生產(chǎn)，在二次成型前纖維在基體中已??經(jīng)完成浸漬，保證了材料的力學性能［＆２（＼其流程如圖１．３所示。??圖１－２熔融浸漬輥輪的結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｍｅｌｔ?ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ??浸漬獅?牽引?切割??口??Ｍｍ?擠出機??圖１－３?ＬＦＲＴ生產(chǎn)工藝過程??Ｆｉｇ．?１－３?Ｍｅｌｔ?ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??３??

在浸漬模具中讓連續(xù)纖維束通過經(jīng)特殊設(shè)計的結(jié)構(gòu)，在模具中熔融樹脂進入纖維??束后與纖維單絲充分接觸完成浸漬。??在浸漬模具中應(yīng)用較多的是交替的輥輪如圖１－２所示，讓連續(xù)纖維束通過上??下交替的輥輪，這樣可以較大幅度的提高纖維張力，纖維與浸漬輥子之間也會形??成局部楔形高壓區(qū)域，有利于樹脂浸潤纖維束內(nèi)部［１６］。熔體浸漬技術(shù)比較簡單，??設(shè)備投資也較少，小型企業(yè)就能夠投資進行生產(chǎn)，在二次成型前纖維在基體中已??經(jīng)完成浸漬，保證了材料的力學性能［＆２（＼其流程如圖１．３所示。??圖１－２熔融浸漬輥輪的結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｍｅｌｔ?ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ??浸漬獅?牽引?切割??口??Ｍｍ?擠出機??圖１－３?ＬＦＲＴ生產(chǎn)工藝過程??Ｆｉｇ．?１－３?Ｍｅｌｔ?ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??３??

材料具有抗沖擊性能好、比模量和比強度高等優(yōu)點，很好的彌補了??ＳＦＲＴ的缺點。因此ＬＦＲＴ倍受汽車制造商的青睞，特別是近些年ＬＧＦ－ＰＰ的應(yīng)有越??來越廣泛，圖１－４列出了?ＬＧＦ－ＰＰ在汽車零部件中的具體應(yīng)用。??＼?乜池托架?Ｘ??前端組件?＼??座椅支掙極??噪細板備麵艙??圖１－４長玻纖增強ＰＰ在汽車零部件中的應(yīng)用??Ｆｉｇ．?１－４?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｌｏｎｇ?ｇｌａｓｓ?ｆｉｂｅｒ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?ＰＰ?ｉｎ?ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ?ｐａｒｔｓ??１．４?ＦＲＴ發(fā)泡材料的研究進展??發(fā)泡塑料是指產(chǎn)品內(nèi)部存在著大量泡孔結(jié)構(gòu)的高分子材料，由于其泡孔的存??在，和普通實心材料相比，發(fā)泡制品的相對密度較低［２６１。雖然泡孔會對制品的機??械性能有一定的削弱作用，但是其比模量、比強度高，同時還具有較好的絕熱和??隔音性能，因此泡沫塑料目前是一種應(yīng)用非常廣泛的高分子聚合物，在工業(yè)上以??及學術(shù)領(lǐng)域內(nèi)對其都有較多的研究［２７＠］。??雖然泡沫塑料在許多的領(lǐng)域都有著較廣泛應(yīng)用，但是泡孔的引入降低了材料??的力學性能，特別是其相對低的拉伸、彎曲和沖擊強度，使得其一般作為輔助材??料和配件使用，而不是結(jié)構(gòu)部件［３１１。為了提高泡沫塑料的力學性能，擴大發(fā)泡塑??料的使用范圍和領(lǐng)域
【參考文獻】

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本文編號：2878155