长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料成型工艺与实验研究

摘要

汽车轻量化是解决能源和环境问题的重要途径之一，对汽车工业的可持续发展有着重要意义。纤维增强聚合物基复合材料在车身结构上的应用已成为汽车行业的一个发展趋势。长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(Long Glass Fiber ReinforcedPolypropylene，LGFRP)具有密度小、综合性能好、可设计性强、性价比高以及可回收利用等特点，在汽车车身上的应用越来越广泛。本文以LGFRP复合材料在车身结构上的应用为研究背景，采用分类和分割的方法对LGFRP复合材料的制备与模压成型进行了研究，进一步分析了LGFRP复合材料的力学性能，并对LGFRP预浸渍材料的成型工艺及工艺参数进行优化。具体研究内容如下:　　(1)LGFRP复合材料的结构类型与制备工艺研究　　为方便复合材料的成型工艺研究，本文针对模压成型工艺把LGFRP复合材料分为混纤毡、叠层复合材料和预浸渍板三种类型，分别分析了各类型材料的结构和性能特点，并开发出一种新型预浸料;同时，分析了三类材料的制备工艺和制备原理，并根据材料结构特点和制毡工艺设计出一种多轴向交叉铺网机。　　(2)LGFRP复合材料的成型工艺与试制实验研究　　成型条件对复合材料的力学性能有着重要影响，本文根据成型中材料的变化把模压过程细分为不同部分，然后分别对各部分进行实验研究，分析各工艺参数对材料性能的影响机理，并根据不同类型材料选择合适的成型工艺和工艺控制参数;最后，根据探讨的成型工艺建立LGFRP复合材料模压成型试制线，对LGFRP复合材料进行试制实验分析。　　(3)LGFRP复合材料试制件的力学实验分析　　为指导实际应用中模压材料的选择，本文在模压成型试制线上分别对混纤毡、叠层复合材料和预浸渍板三类材料进行模压成型，分析各材料的拉伸、弯曲和冲击性能，并对比各材料的性能差异。　　(4)LGFRP复合材料模压成型工艺及工艺参数优化　　为提高LGFRP复合材料模压制品的基本力学性能及其性能的稳定性，本文针对LGFRP预浸渍材料的模压工艺参数，把模压成型过程细分为预热工序、模压工序、成型操作和成型设计四个部分，分别分析各部分参数对材料力学性能的影响，并优化得到最佳成型工艺参数。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 LGFRP复合材料的应用现状

1．3 LGFRP复合材料的国内外研究现状

1．4 LGFRP复合材料的浸渍技术与成型工艺

1．4．1 浸渍技术

1．4．2 成型工艺

1．5 本文的研究内容与结构

第2章 LGFRP复合材料的制备工艺

2．1 概述

2．2 LGFRP复合材料的结构类型

2．2．1 LGFRP叠层复合材料

2．2．2 LGFRP混纤毡材料

2．2．3 LGFRP预浸材料

2．3 LGFRP混纤毡制备工艺

2．3．1 立体混合针刺毡制备工艺

2．3．2 梳理成网针刺毡制备工艺

2．3．3 气流成网针刺毡制备工艺

2．4 LGFRP混纤毡制毡装备

2．4．1 短切纤维制毡设备

2．4．2 梳理成网制毡设备

2．4．3 气流成网制毡设备

2．5 本章小结

第3章 LGFRP复合材料的模压成型工艺

3．1 概述

3．2 模压成型工艺与实验分析

3．2．1 实验材料

3．2．2 主要仪器设备

3．2．3 试样制备

3．2．4 预热过程分析

3．2．5 模压过程分析

3．3 模压成型工艺与产品试制

3．3．1 LGFRP模压成型试制实验线

3．3．2 模压制备LGFRP预浸渍板

3．3．3 直接模压成型LGFRP制品

3．4 本章小结

第4章 LGFRP复合材料的力学实验分析

4．1 概述

4．2 实验部分

4．2．1 试样制备

4．2．2 性能指标

4．3 测试方法

4．3．1 拉伸强度测试方法

4．3．2 弯曲强度测试方法

4．3．3 冲击韧性测试方法

4．4 结果与讨论

4．4．1 拉伸性能

4．4．2 弯曲性能

4．4．3 冲击性能

4．4．4 力学性能对比

4．4．5 形貌特征

4．5 本章小结

第5章 LGFRP复合材料模压工艺参数优化

5．1 概述

5．2 试样制备

5．3 试验设计

5．4 结果与讨论

5．4．1 预热参数对力学性能的影响

5．4．2 模压参数对力学性能的影响

5．4．3 操作参数对力学性能的影响

5．4．4 设计参数对力学性能的影响

5．4．5 模压成型工艺优化

5．4．6 形貌特征

5．5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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