納米粒子修飾玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-08-08 05:45
纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料由于其高比強(qiáng)度、高比模量和可設(shè)計(jì)性而廣泛用于航空航天、汽車工業(yè)及石化等領(lǐng)域。依照樹脂基體選材的不同,可劃分為熱固性復(fù)合材料及熱塑性復(fù)合材料兩種。其中,纖維增強(qiáng)熱塑樹脂基復(fù)合材料因其綜合力學(xué)性能優(yōu)異、預(yù)浸料存儲(chǔ)周期長(zhǎng)、制品成型周期短、可回收等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受工業(yè)界和學(xué)術(shù)界青睞,故纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料的性能優(yōu)化研究是迫切而有意義的,其中引入納米粒子進(jìn)行改性研究便是當(dāng)中蓬勃發(fā)展的一支。在目前納米復(fù)合材料的研究當(dāng)中,納米粒子多用于樹脂基體進(jìn)行混合改性,相比之下納米粒子修飾纖維表面后與樹脂基體形成三相界面的相關(guān)研究具備更寬廣的研究空間。本文采用納米粒子修飾玻璃纖維表面,通過(guò)薄膜疊壓法與聚丙烯樹脂基體結(jié)合制備高性能復(fù)合材料,從納米粒子不同的修飾處理方式、粒徑尺寸及微觀形貌三個(gè)方面探究其對(duì)復(fù)合材料界面性能及各項(xiàng)力學(xué)性能的影響,為后續(xù)進(jìn)一步的研究及工業(yè)應(yīng)用提供一定的參考。借助納米粒子比表面積高的特性,本文選用納米SiO2改性玻纖表面,以制備高性能玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。采用在高速攪拌基礎(chǔ)上加用超聲震蕩以獲得分散更加均勻的納米SiO2懸浮液,并將納米SiO2通過(guò)化學(xué)接枝方式修...
【文章來(lái)源】:北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:81 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1?FRTP在各領(lǐng)域的應(yīng)用??Fig.?1-1?Application?of?FRTP?in?various?fields??
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維增強(qiáng)預(yù)浸漬帶(MITT)、短纖維增強(qiáng)??熱塑性復(fù)合材料(SFT)、長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFT)、玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑??性復(fù)合材料(GMT)等目前,玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯基復(fù)合材料的發(fā)展已進(jìn)入成熟??期,如何在此基礎(chǔ)上制備高性能玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯基復(fù)合材料逐漸成為該學(xué)科的新??熱點(diǎn)。??1.2.2成型工藝??根據(jù)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用領(lǐng)域的不同,復(fù)合材料的成型工藝也不盡相同。在此??介紹三種較為常見的成型工藝:薄膜疊壓法、注塑成型法及自動(dòng)鋪帶法。??(1)薄膜疊壓法。薄膜疊壓法如圖1-3所示,將復(fù)合材料預(yù)料放入根據(jù)需求所設(shè)??計(jì)的模具中,調(diào)節(jié)壓力、溫度、保壓時(shí)間等參數(shù),加熱施壓后材料固化成型,完成制??備[19]。該種方法適用于單向纖維及纖維織物增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料等的制備,可設(shè)計(jì)性??高、省時(shí)高效易操作,是復(fù)合材料成型工藝中應(yīng)用最為廣泛的一種[2'??I??,11?〇?11??I?11^?T??????圖1-3薄膜疊壓法??Fig.?1-3?Schematic?of?compression?molding?technology??(2)注塑成型法。注塑成型法如圖1-4所示,該方法適用于將LFT粒料加工成型,??通過(guò)對(duì)注塑機(jī)的螺桿、流道、模具按照需求進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì),便可制備出造型較為復(fù)雜??或者體積比較小的復(fù)合材料產(chǎn)品,是應(yīng)用最廣泛的LFRTC成型技術(shù)之一,通過(guò)這種??方式制備出的產(chǎn)品具備諸多優(yōu)點(diǎn):成型周期短、制品表面光滑、以及制品精度高等等,??適用于汽車零部件及家電3C等領(lǐng)域f21]。在LFRTC制品中,不僅因長(zhǎng)纖的引入保證了??產(chǎn)品的強(qiáng)度,且由于纖維的導(dǎo)熱系數(shù)較好,使得產(chǎn)品具備良好的散熱性能,是制
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]納米科學(xué)技術(shù)在高分子材料領(lǐng)域的現(xiàn)狀探析[J]. 蔡文倩,樊海濤. 科技視界. 2019(25)
[2]超聲波及分散劑對(duì)納米SiO2/CaCO3/Al2O3顆粒分散特性的影響[J]. 許耀群,李曙光,王娟,武霄鵬. 材料導(dǎo)報(bào). 2018(S1)
[3]先進(jìn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在大型客機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 吳利華,袁宇慧. 兵器材料科學(xué)與工程. 2018(03)
[4]納米SiO2和PP-g-MAH對(duì)玻纖增強(qiáng)PP復(fù)合材料性能的影響[J]. 楊建軍,何亞?wèn)|,張志成,信春玲,曹敏華,金澤宇. 玻璃鋼/復(fù)合材料. 2016(09)
[5]表面修飾碳納米管對(duì)玻璃纖維及復(fù)合材料的性能影響[J]. 汪慶衛(wèi),吳欣,王宏志,寧偉,劉國(guó)強(qiáng),李金龍. 功能材料. 2015(23)
[6]超聲預(yù)處理對(duì)納米SiO2的分散穩(wěn)定性影響[J]. 劉春玲,嚴(yán)芬英,趙春英. 電鍍與精飾. 2015(08)
[7]先進(jìn)復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J]. 孫振起,吳安如. 材料導(dǎo)報(bào). 2015(11)
[8]碳纖維表面處理工藝對(duì)水泥基復(fù)合材料韌性影響[J]. 王振軍,高杰,魏永鋒,周琳琳,盛燕萍. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
[9]SiO2微球修飾浸潤(rùn)劑對(duì)玻璃纖維及復(fù)合材料性能的影響[J]. 汪慶衛(wèi),羅理達(dá),寧偉,王宏志,吳欣. 硅酸鹽通報(bào). 2015(01)
[10]國(guó)內(nèi)復(fù)合材料自動(dòng)鋪放技術(shù)發(fā)展[J]. 黃文宗,孫容磊,張鵬,連海濤,李麗麗,劉艷偉. 航空制造技術(shù). 2014(16)
博士論文
[1]碳纖維表面納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其復(fù)合材料性能研究[D]. 榮懷蘋.東華大學(xué) 2013
[2]熱固性塑料機(jī)械物理法再生及再資源化研究[D]. 吳仲偉.合肥工業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]碳纖維表面C和SiC涂層的制備及性能分析[D]. 方成.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]高性能阻尼漿的研制及成型工藝研究[D]. 李天夫.西南交通大學(xué) 2016
[3]改性納米粒子增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料力學(xué)性能的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 張惠.暨南大學(xué) 2014
[4]共混法制備水性阻尼涂料及其性能研究[D]. 羅娟.西南交通大學(xué) 2013
本文編號(hào):3329351
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【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1?FRTP在各領(lǐng)域的應(yīng)用??Fig.?1-1?Application?of?FRTP?in?various?fields??
?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???k^U^W3。停??__丨丨4鈐弩搜??圖1-1?FRTP在各領(lǐng)域的應(yīng)用??Fig.?1-1?Application?of?FRTP?in?various?fields??著一代大型客機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用現(xiàn)狀??A350:?52tfc?,---***?"*、、、??B787;?50ti?/?\??sos?\?/??材…?B777:?llH?,一?、、v????^?B757:?(>^,:,??S?20*/.?B767:?4H??一??"?V?A340??〇.,L_^==?.??1970?1980?1990?2000?2010??圖1-2?FRTP客機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀??Table?1-2?Application?status?of?FRTP?in?the?field?of?passenger?aircraft??1.2纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料研究概況??1.2.?1纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料研究發(fā)展現(xiàn)狀??復(fù)合材料的雛形源自于古代,古人發(fā)現(xiàn)將多種材料雜糅后,所得到的新型材料具??備了更強(qiáng)的、甚至原本不具備的性能,復(fù)合材料的最初概念由此應(yīng)運(yùn)而生。而纖維增??強(qiáng)復(fù)合材料的概念成型于20世紀(jì)中期,將纖維作為增強(qiáng)體,引入基體材料后制備復(fù)??合材料的相關(guān)研究快速發(fā)展了起來(lái),其中,最為引人矚目的當(dāng)屬樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合??材料(FRP)的研究:顯著的輕量化效果與優(yōu)異的力學(xué)性能使其得到廣泛的應(yīng)用[13_14]。??在此后的研究中,根據(jù)不同的性能需求出現(xiàn)了越來(lái)越多不同種類纖維與樹脂的組合,??制備而成的復(fù)合材料在物理、化學(xué)性能方面均有良好表現(xiàn),FRP的應(yīng)用
維增強(qiáng)預(yù)浸漬帶(MITT)、短纖維增強(qiáng)??熱塑性復(fù)合材料(SFT)、長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFT)、玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑??性復(fù)合材料(GMT)等目前,玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯基復(fù)合材料的發(fā)展已進(jìn)入成熟??期,如何在此基礎(chǔ)上制備高性能玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯基復(fù)合材料逐漸成為該學(xué)科的新??熱點(diǎn)。??1.2.2成型工藝??根據(jù)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用領(lǐng)域的不同,復(fù)合材料的成型工藝也不盡相同。在此??介紹三種較為常見的成型工藝:薄膜疊壓法、注塑成型法及自動(dòng)鋪帶法。??(1)薄膜疊壓法。薄膜疊壓法如圖1-3所示,將復(fù)合材料預(yù)料放入根據(jù)需求所設(shè)??計(jì)的模具中,調(diào)節(jié)壓力、溫度、保壓時(shí)間等參數(shù),加熱施壓后材料固化成型,完成制??備[19]。該種方法適用于單向纖維及纖維織物增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料等的制備,可設(shè)計(jì)性??高、省時(shí)高效易操作,是復(fù)合材料成型工藝中應(yīng)用最為廣泛的一種[2'??I??,11?〇?11??I?11^?T??????圖1-3薄膜疊壓法??Fig.?1-3?Schematic?of?compression?molding?technology??(2)注塑成型法。注塑成型法如圖1-4所示,該方法適用于將LFT粒料加工成型,??通過(guò)對(duì)注塑機(jī)的螺桿、流道、模具按照需求進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì),便可制備出造型較為復(fù)雜??或者體積比較小的復(fù)合材料產(chǎn)品,是應(yīng)用最廣泛的LFRTC成型技術(shù)之一,通過(guò)這種??方式制備出的產(chǎn)品具備諸多優(yōu)點(diǎn):成型周期短、制品表面光滑、以及制品精度高等等,??適用于汽車零部件及家電3C等領(lǐng)域f21]。在LFRTC制品中,不僅因長(zhǎng)纖的引入保證了??產(chǎn)品的強(qiáng)度,且由于纖維的導(dǎo)熱系數(shù)較好,使得產(chǎn)品具備良好的散熱性能,是制
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]納米科學(xué)技術(shù)在高分子材料領(lǐng)域的現(xiàn)狀探析[J]. 蔡文倩,樊海濤. 科技視界. 2019(25)
[2]超聲波及分散劑對(duì)納米SiO2/CaCO3/Al2O3顆粒分散特性的影響[J]. 許耀群,李曙光,王娟,武霄鵬. 材料導(dǎo)報(bào). 2018(S1)
[3]先進(jìn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在大型客機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 吳利華,袁宇慧. 兵器材料科學(xué)與工程. 2018(03)
[4]納米SiO2和PP-g-MAH對(duì)玻纖增強(qiáng)PP復(fù)合材料性能的影響[J]. 楊建軍,何亞?wèn)|,張志成,信春玲,曹敏華,金澤宇. 玻璃鋼/復(fù)合材料. 2016(09)
[5]表面修飾碳納米管對(duì)玻璃纖維及復(fù)合材料的性能影響[J]. 汪慶衛(wèi),吳欣,王宏志,寧偉,劉國(guó)強(qiáng),李金龍. 功能材料. 2015(23)
[6]超聲預(yù)處理對(duì)納米SiO2的分散穩(wěn)定性影響[J]. 劉春玲,嚴(yán)芬英,趙春英. 電鍍與精飾. 2015(08)
[7]先進(jìn)復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J]. 孫振起,吳安如. 材料導(dǎo)報(bào). 2015(11)
[8]碳纖維表面處理工藝對(duì)水泥基復(fù)合材料韌性影響[J]. 王振軍,高杰,魏永鋒,周琳琳,盛燕萍. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
[9]SiO2微球修飾浸潤(rùn)劑對(duì)玻璃纖維及復(fù)合材料性能的影響[J]. 汪慶衛(wèi),羅理達(dá),寧偉,王宏志,吳欣. 硅酸鹽通報(bào). 2015(01)
[10]國(guó)內(nèi)復(fù)合材料自動(dòng)鋪放技術(shù)發(fā)展[J]. 黃文宗,孫容磊,張鵬,連海濤,李麗麗,劉艷偉. 航空制造技術(shù). 2014(16)
博士論文
[1]碳纖維表面納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其復(fù)合材料性能研究[D]. 榮懷蘋.東華大學(xué) 2013
[2]熱固性塑料機(jī)械物理法再生及再資源化研究[D]. 吳仲偉.合肥工業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]碳纖維表面C和SiC涂層的制備及性能分析[D]. 方成.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]高性能阻尼漿的研制及成型工藝研究[D]. 李天夫.西南交通大學(xué) 2016
[3]改性納米粒子增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料力學(xué)性能的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 張惠.暨南大學(xué) 2014
[4]共混法制備水性阻尼涂料及其性能研究[D]. 羅娟.西南交通大學(xué) 2013
本文編號(hào):3329351
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