由混纤纱制得的热塑性复合材料结构与性能的研究

摘要

汽车的产量的增加和质量的提高，对热塑性复合材料的需求将会进一步的增加。如何减少热塑性复合材料的制作工序，降低热塑性复合材料的成本成为摆在研究人员面前主要的难题。课题采用宏观性能和微观机理相结合的研究方法，用电子多功能试验机测试式样的拉伸、弯曲等性能。用体视显微镜观察试件断口破坏的微观形态、以及玻璃纤维在聚丙烯基体内的结构和分散情况。所做工作的主要结论如下：
　　 (1)使用条子混合的方法混合玻璃纤维和丙纶的方法是可行的，得到的混纤纱条子中玻璃纤维和聚丙烯纤维混合良好。可以用来制作性能良好的热塑性复合材料。
　　 (2)经过偶联剂处理的热塑板的表面形态明显好于未经过处理的热塑板。单向板的纵向强度是远远大于它的横向强度的、单向扳的横向的强度仅仅比纯粹的聚丙烯塑料的强度稍大。两种热塑板各自的横纵向的强度是大致相同。玻璃纤维经过偶联剂处理过的热塑板的强度是明显大于未经偶联剂处理的热塑板。两种热塑板的冲击韧性均不是太高，两种热塑板的冲击韧性都在30KJ/m2左右。玻璃纤维的含量为46.05％和47.53％。热塑板中绝大多数纤维长度是大于3mm的。但是有少部分纤维长度小于3mm。热塑板的密度为1.23 g/cm3，热塑板中有很多孔隙，热塑扳的空隙率为26.34％，使热塑板的力学性能下降。拉伸试件断面中有很多玻璃纤维被从基体中拔出，经过偶联剂处理的热塑板中玻璃纤维的结构和玻璃纤维排列分散状况要好于没有经过处理的热塑板。

目录

文摘

英文文摘

主要创新点

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 课题的国内外研究现状及存在的问题

1.2.1 热塑性复合材料的发展历程

1.2.2 热塑性复合材料的应用

1.2.3 玻璃纤维增强热塑性塑料的国内外研究进展

1.2.4 存在的主要问题

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 课题的研究内容

第二章 混纤纱的混合原理及其复合材料的力学性能分析

2.1 混纤纱的混合原理

2.2 玻璃纤维增强热塑性复合材料的应力传递机制和增强机制

2.3 纤维增强复合材料的拉伸性能估计

2.4 本章小结

第三章 玻璃纤维/聚丙烯热塑性复合材料板的制备工艺

3.1 增强体、基体的选择及性能介绍

3.1.1 玻璃纤维

3.1.2 聚丙烯纤维

3.2 热塑板的制备工艺

3.2.1 玻璃纤维的表面改性机理

3.2.2 玻璃纤维的偶联改性

3.2.3 混纤纱的制作

3.2.4 丙纶条子及玻璃纤维混合比

3.2.5 丙纶与玻璃纤维混合过程

3.2.6 预成型件的制备

3.2.7 模压成型工艺

3.3 本章小结

第四章 热塑板的性能评价

4.1 实验部分

4.1.1 热塑板的力学性能测试

4.1.2 拉伸试验

4.1.3 弯曲试验

4.1.4 抗冲击试验

4.1.5 体视显微镜观察

4.1.6 密度测试

4.1.7 增强纤维的含量测试和长度测试

4.2 结果与讨论

4.2.1 热塑板的外观形态

4.2.2 热塑板的拉伸性能

4.2.3 热塑板的弯曲性能

4.2.4 热塑板的冲击韧性

4.3 玻璃纤维的含量和玻璃纤维的长度分布

4.4 热塑板的密度测试

4.5 热塑板的空隙率的计算

4.6 体视显微镜观察

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 热塑板的二次成型加工及废弃处理

5.2.1 热塑板的二次成型

5.2.2 热塑板的废弃处理

5.3 进一步的研究思路

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢