玻璃纤维增强聚丙烯材料的立体混合法工艺及实验研究

摘要

随着玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料的应用越为广泛，有关其制毡工艺、力学性能和力学特性的研究工作也变得尤为重要。其制毡工艺的优劣性关系到后续板材热压成型工艺的复杂性及可靠性。而GF/PP复合材料本身的力学性能与力学特性也会随着其制毡工艺、制作环境与保存条件等产生诸多的不确定性变化。
　　本文研究了GF/PP复合材料的立体混合法制毡工艺，通过气流成网工艺，对GF/PP复合材料的基体结构进行改进，并进行相关的力学实验分析，从力学性能上验证了立体混合法工艺的优势与可靠性。另外，本文也对GF/PP复合材料的应变率敏感特性进行了实验研究分析，以满足其在碰撞与安全领域的应用。主要的工作如下：
　　将PP纤维与GF经立体混合法制备成连续针刺毡。结果表明：所制立体混合毡中，PP纤维与GF混合均匀，纤维的损伤、断裂情况较少，毡层形成较为稳定的立体结构，有利于后续板材的热压成型。
　　采用层合热压法将立体混合毡压制成板材，并对其进行力学性能测试。结果表明：在同等克重(每平方米重量)和GF含量的条件下，其拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度都较传统工艺所制板材有了较大幅度的提升。
　　通过层合热压法将GF毡与PP薄膜复合成不同GF含量的板材，在不同的加载速率下进行拉伸实验，作出应力应变曲线。采用BURGERS粘弹性模型拟合预测对应的应力应变曲线，并与实验曲线相比较。结果表明：该材料在低应变率范围内对应变率是敏感的，随应变率的增加，其断裂拉伸应力值增大，随 GF含量的增加，其所对应的应变率效应反而有所下降。BURGERS模型能够较为合理的拟合预测出该材料的本构关系，从理论上验证了GF/PP复合材料的应变率敏感特性。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的发展现状

1.3 玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制作方法概述

1.4 本文的研究思路及内容安排

第2章 GF/PP复合材料的立体混合法制毡工艺

2.1现有GF/PP复合材料的制毡工艺研究

2.2 立体混合法工艺

2.3 立体混合法工艺分析

2.4 本章小结

第3章 GF/PP复合材料的力学性能研究

3.1制作GF/PP复合板材

3.2 GF/PP复合板材力学性能分析

3.3 GF/PP复合材料的电镜观察结果

3.4 GF/PP复合材料的缺口分析

3.5 本章小结

第4章 GF/PP复合材料的应变率敏感特性研究

4.1应变率敏感特性的一般性原理

4.2 实验设计

4.3 实验结果分析

4.4 基于遗传算法的BURGERS模型参数优化

4.5 对比实验曲线验证GF/PP复合材料的应变率敏感特性

4.6 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读硕士学位期间从事的主要研究工作