本文關(guān)鍵詞：注塑制備聚丙烯和聚乙烯單聚合物復(fù)合材料

  更多相關(guān)文章： 單聚合物復(fù)合材料 聚丙烯 聚乙烯 熔融紡絲 注塑成型

【摘要】：單聚合物復(fù)合材料具有密度小、強(qiáng)度高、界面相容性好和回收簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn),是國(guó)外復(fù)合材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。針對(duì)單聚合物復(fù)合材料加工中存在的加工溫度范圍窄、溫度難以控制、制備周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn),本文以聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)為研究對(duì)象,首次研發(fā)了單聚合物復(fù)合材料的注塑成型工藝。研究了超高流動(dòng)性PP和高密度聚乙烯(HDPE)的熔融紡絲工藝,在固態(tài)下熱拉伸纖維,探討了PP和HDPE熔融紡絲的制備工藝與纖維的結(jié)構(gòu)和性能。研究結(jié)果表明,PP纖維的分子鏈?zhǔn)欠�(wěn)定的α單斜晶系,取向因子為0.84,熔點(diǎn)為170.8?C,其強(qiáng)度和模量分別達(dá)到了580 MPa和11.6 GPa。HDPE纖維的分子鏈?zhǔn)钦痪?取向因子為0.89,結(jié)晶度達(dá)67.5%,其強(qiáng)度和模量分別達(dá)到了460 MPa和11.1 GPa。分別以自制和商業(yè)PP纖維布作為增強(qiáng)體,PP樹(shù)脂作為基體,研究了注塑制備PP單聚合物復(fù)合材料的成型工藝,注塑制備了PP單聚合物復(fù)合材料,研究了該復(fù)合材料的力學(xué)性能、界面性質(zhì)和微觀形態(tài)。研究結(jié)果表明,含36 wt%纖維的單一組分PP單聚合物復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為70 MPa,是未增強(qiáng)PP樹(shù)脂的2.3倍,該復(fù)合材料具有良好的界面性能。當(dāng)注射溫度為260?C,注射壓力為127.7 MPa,注射速率為0.18 m/s,保壓時(shí)間為60 s時(shí),PP單聚合物復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)120 MPa,是未增強(qiáng)PP樹(shù)脂的3.9倍。分別以自制和商業(yè)PE纖維布作為增強(qiáng)體,HDPE樹(shù)脂為基體,探討了注塑制備PE單聚合物復(fù)合材料的成型工藝,注塑制備了PE單聚合物復(fù)合材料,研究了該復(fù)合材料的力學(xué)、界面性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明,含30 wt%纖維的單一組分PE單聚合物復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為50 MPa,是未增強(qiáng)PE的2.8倍。單一組分HDPE單聚合物復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能較好。當(dāng)注射溫度為300?C,注射壓力為120.8 MPa,注射速率為0.23 m/s,保壓時(shí)間為15 s時(shí),PE單聚合物復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)151 MPa,是未增強(qiáng)PE樹(shù)脂的7.6倍。本文研發(fā)的單聚合物復(fù)合材料的注塑成型方法制備周期短,生產(chǎn)效率較高,制備PP單聚合物復(fù)合材料的加工溫度范圍高達(dá)80?C,制備PE單聚合物復(fù)合材料的加工溫度范圍達(dá)40?C,此方法有望應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)單聚合物復(fù)合材料。
【關(guān)鍵詞】：單聚合物復(fù)合材料 聚丙烯 聚乙烯 熔融紡絲 注塑成型
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-44
• 1.1 注塑制備單聚合物復(fù)合材料的研究目的和意義11-12
• 1.2 單聚合物復(fù)合材料的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展12-31
• 1.2.1 多組分單聚合物復(fù)合材料的制備方法12-20
• 1.2.2 單一組分單聚合物復(fù)合材料的制備方法20-31
• 1.3 單聚合物復(fù)合材料的制備機(jī)理31-34
• 1.3.1 基于聚合物的結(jié)晶性質(zhì)31-32
• 1.3.2 基于聚合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)32-34
• 1.3.3 外力作用34
• 1.4 單聚合物復(fù)合材料注塑工藝的研究目標(biāo)和內(nèi)容34-36
• 參考文獻(xiàn)36-44
• 第2章 高流動(dòng)性聚丙烯和聚乙烯的熔融紡絲工藝44-72
• 2.1 高流動(dòng)性聚丙烯的熔融紡絲工藝44-64
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料和主要儀器設(shè)備45-50
• 2.1.2 熔融紡絲超高流動(dòng)性聚丙烯的擠出工藝50-53
• 2.1.3 熔融紡絲超高流動(dòng)性聚丙烯的熱拉伸工藝53-59
• 2.1.4 熔融紡絲超高流動(dòng)性聚丙烯的熱定型工藝59-64
• 2.2 高流動(dòng)性聚乙烯的熔融紡絲工藝64-67
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和主要儀器設(shè)備64-66
• 2.2.2 高密度聚乙烯纖維的性能66-67
• 2.3 熔融紡絲工藝研究的小結(jié)67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 第3章 聚丙烯單聚合物復(fù)合材料的注塑成型工藝與其性能72-140
• 3.1 聚丙烯單聚合物復(fù)合材料注塑成型工藝的初步研究72-83
• 3.1.1 注塑成型聚丙烯單聚合物復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)材料和制備方法72-75
• 3.1.2 聚丙烯單聚合物復(fù)合材料的性能75-83
• 3.2 單一組分聚丙烯單聚合物復(fù)合材料的注塑成型工藝與其性能83-117
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和制備方法84-94
• 3.2.2 聚丙烯纖維的熱處理與其性能94-105
• 3.2.3 單一組分聚丙烯單聚合物復(fù)合材料的性能105-117
• 3.3 注塑工藝對(duì)聚丙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響117-134
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料和制備方法能118-120
• 3.3.2 注塑溫度對(duì)聚丙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響120-125
• 3.3.3 注塑壓力對(duì)聚丙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響125-127
• 3.3.4 注塑速率對(duì)聚丙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響127-130
• 3.3.5 保壓時(shí)間對(duì)聚丙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響130-132
• 3.3.6 PP單聚合物復(fù)合材料的力學(xué)性能132-134
• 3.4 聚丙烯單聚合物復(fù)合材料注塑成型工藝的小結(jié)134-136
• 參考文獻(xiàn)136-140
• 第4章 聚乙烯單聚合物復(fù)合材料的注塑成型工藝與其性能140-175
• 4.1 單一組分聚乙烯單聚合物復(fù)合材料的注塑成型工藝與其性能140-160
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料和制備方法141-145
• 4.1.2 高密度聚乙烯纖維的熱處理與其性能145-150
• 4.1.3 單一組分聚乙烯單聚合物復(fù)合材料的性能150-160
• 4.2 注塑工藝對(duì)聚乙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響160-171
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和制備方法160-161
• 4.2.2 注塑溫度對(duì)聚乙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響161-164
• 4.2.3 注塑壓力對(duì)聚乙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響164-165
• 4.2.4 注塑速率對(duì)聚乙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響165-167
• 4.2.5 保壓時(shí)間對(duì)聚乙烯單聚合物復(fù)合材料性能的影響167-168
• 4.2.6 PE單聚合物復(fù)合材料的力學(xué)性能168-171
• 4.3 聚乙烯單聚合物復(fù)合材料注塑成型工藝的小結(jié)171-173
• 參考文獻(xiàn)173-175
• 結(jié)論175-178
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果清單178-179
• 致謝179-180
• 作者簡(jiǎn)介180

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