石墨烯模具对玻纤增强注塑制品结构与性能影响的实验研究

摘要

石墨烯模具快速热循环注塑成型技术（Rapid Heat Cycle Molding，简称为RHCM）是一种不同于现有注塑技术的模具型腔温度动态控制注塑成型技术，在塑料熔体注射之前对模具进行通电由型腔上的石墨烯镀层进行加热使得模具型腔能够具有较高的温度。在冷却开始前型腔温度始终保持不变，提高熔体的流动性以及充模能力，降低成型周期，提高制品性能和表面质量。纤维增强材料制品因具有高强度高、重量小的优点，具有广泛的应用。RHCM工艺可以对纤维增强制品的形态结构进行有效的调控从而改善制品的性能，本文利用石墨烯模具研究不同型腔温度对制品形态结构、宏观性能的影响规律，分析工艺、宏观性能及形态结构三者的影响规律，具体内容如下:
　　1、通过实验研究石墨烯模具对非熔接痕制品的拉伸性能与对应的形态结构的影响。研究发现:相对于常规注塑工艺石墨烯模具可以提高非熔接制品的拉伸强度，并且拉伸强度随着型腔温度的升高呈现先增后减的趋势。RHCM工艺可以通过改变模具型腔温度对制品的多层结构以及纤维取向进行调控，从而达到提升制品拉伸性能的目的。
　　2、研究石墨烯模具对熔接痕制品的拉伸性能与对应形态结构的影响。研究发现:相对于常规注塑工艺石墨烯模具能够显著提升熔接痕制品的拉伸性能，而且拉伸性能随着型腔温度的增大而增大，最后趋于平稳。对应的形态结构变化如下:熔接痕深度随着型腔温度升高而逐渐减小，熔接痕处的纤维取向程度增大，界面缠结程度升高。
　　3、通过实验研究石墨烯模具对非熔接痕制品的表面光泽度与对应形态结构的影响。研究发现:相对于常规注塑石墨烯模具能够明显提升制品表面光泽度，并且表面光泽度随着型腔温度逐渐增大。对应的形态结构变化如下:粗糙度随温度升高呈先增大后减小，浮纤缺陷逐步得到改善，结晶度增大。
　　4、通过实验研究石墨烯模具对熔接痕明显程度与对应形态结构的影响。研究发现:相对于常规注塑RHCM工艺能够显著降低熔接痕明显程度，并且随着型腔温度升高熔接痕明显程度逐步降低。对应的形态结构变化如下:熔接痕深、宽度均随着型腔温度升高而逐渐减小。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 纤维增强材料注塑成型制品的研究现状

1．2．1 纤维加强树脂注射产品性能的发展近况

1．2．2 纤维加强树脂注射制品形态结构的发展近况

1．3 快速热循环注塑成型技术

1．3．1 快速热循环注塑成型技术简介

1．3．2 快速热循环注塑成型工艺的优点

1．4 快速热循环注塑成型技术研究现状及存在问题

1．4．1 快速热循环注塑成型技术研究近况

1．4．2 快速热循环注塑成型技术对制品性能的影响

1．5 课题的研究意义及任务

1．5．1 课题的研究意义

1．5．2 研究任务

第二章 石墨烯模具实验平台构建

2．1 引言

2．2 石墨烯模具型腔制备

2．2．1 硅基体L-CVD石墨烯镀层机理

2．2．2 实验材料及装置

2．2．3 L-CVD法制备石墨烯硅基镀层的工艺流程

2．3 石墨烯模具型腔性能测评

2．3．1 测评方法

2．3．2 测评结果

2．4 石墨烯模具整体构成

2．5 本章小结

第三章 石墨烯模具对制品拉伸性能与形态结构影响的研究

3．1 引言

3．2 石墨烯模具对非熔接痕制品拉伸性能与形态结构影响的研究

3．2．1 实验材料及设备

3．2．2 加工参数设定

3．2．3 相关理论

3．2．4 结果与讨论

3．3 石墨烯模具对熔接痕制品拉伸强度和形态结构影响的研究

3．3．1 实验材料及设备

3．3．2 成型工艺参数

3．3．3 结果与讨论

3．4 本章小结

第四章 石墨烯模具对制品表面质量与形态结构影响的研究

4．1 引言

4．2 石墨烯模具对非熔接痕制品表面光泽度及形态结构影响的研究

4．2．1 实验材料及设备

4．2．2 成型工艺参数

4．2．3 相关理论

4．2．4 结果与讨论

4．3 石墨烯模具对熔接痕明显程度及形态结构影响的研究

4．3．1 实验材料及设备

4．3．2 成型工艺参数

4．3．3 结果与讨论

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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