LFT浸渍模具及纤维预处理装置的开发及性能研究

摘要

当今工业使用最广泛的浸渍方法是熔融浸渍法。在该工艺中，主要是把树脂熔体均匀地浸渍到分散的纤维束中，其难点在于高黏度的树脂熔体如何高效率高质量的浸渍到纤维束中。国内外学者对浸渍模具进行了不同的设计，对浸渍理论进行了大量的研究，对浸渍理论的研究是设计浸渍模具以及生产制品的必要环节。
　　本文从熔融浸渍法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料用挤出模具的设计出发，依托数值模拟仿真技术，在POLYFLOW中模拟了模具内熔体的压力分布，并研究了模具温度、牵引速度、浸渍辊间距以及浸渍辊直径对压力的影响，并用纤维束浸渍程度和浸渍效率的计算模型对模具温度、牵引速度、浸渍辊间距以及浸渍辊直径对浸渍程度和浸渍效率的影响进行了研究。以得到的影响结果为参考，对辊系熔融浸渍模具进行优化设计;对口模形状对口模建压能力进行了分析，对多股纤维同时浸渍的均匀性进行了分析。考虑到纤维预热、预分纤等辅助环节对纤维浸润效果的影响，设计了分散加热装置和丝架，搭建了实验装置。在实验装置上制备了连续纤维增强聚丙烯复合材料，并对其进行了性能研究。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 纤维增强树脂先进复合材料发展与应用

1．1．2 纤维增强热塑性聚合物基复合材料发展

1．2 纤维增强热塑性复合材料成型工艺

1．2．2 长纤维增强粒料注射成型(LFT-G)

1．2．3 在线配混注射成型(DIM)

1．2．4 拉挤成型

1．2．5 缠绕成型

1．3 长纤维增强热塑性复合材料浸渍工艺

1．3．1 溶液浸渍

1．3．2 粉末浸渍

1．3．3 熔融浸渍

1．3．4 混纤纱浸渍

1．4 LFT熔融浸渍研究

1．4．1 LFT浸渍基础理论

1．4．2 LFT熔融浸渍压力研究

1．4．3 LFT熔融浸渍程度研究

1．5 研究计划

1．5．1 研究目的与意义

1．5．2 研究内容

第二章 长纤束在辊系熔池中的浸渍效率分析

2．1 数值模拟

2．1．1 基本假设

2．1．2 计算模型

2．1．3 数学方程

2．1．4 有限元网格与边界条件

2．2 模拟结果表征

2．2．1 浸渍压力

2．2．2 浸渍程度

2．2．3 浸渍效率

2．3 模拟结果分析

2．3．1 不同参数对浸渍压力的影响

2．3．2 不同参数对浸渍程度的影晌

2．3．3 不同参数对浸渍效率的影响

2．4 本章总结

第三章 熔融浸渍模具及分散加热装置的开发

3．1 熔融浸渍模具设计的理论依据

3．2 辊系熔融浸渍模具设计

3．2．1 浸渍辊设计

3．2．2 长纤导入孔长度设计

3．2．3 挤出模孔设计

3．2．4 熔融浸渍模具整体设计

3．3 挤出口模结构参数对建压能力的影响

3．4 熔体分配器

3．5 纤维预处理装置的开发

3．5．1 纤维预热分散装置

3．5．2 纱架

3．6 本章总结

第四章 长纤维增强聚丙烯性能研究

4．1 实验原料及设备

4．2 长纤维增强聚丙烯制备过程及性能表征

4．2．1 预浸料制备过程

4．2．2 性能表征

4．3 长纤维增强聚丙烯浸渍性能分析

4．3．1 模头温度对纤维含量、纤维断裂率和浸渍程度的影响

4．3．2 牵引速度对纤维含量、纤维断裂率和浸渍程度的影响

4．4 长纤维增强聚丙烯力学性能分析

4．4．1 模头温度对预浸料力学性能的影响

4．4．2 牵引速度对预浸料力学性能的影响

4．5 本章总结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 课题展望

参考文献

致谢

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