连续玻纤增强热塑性聚酰胺6传递成型研究

摘要

各种纤维增强热塑性树脂基复合材料的轻质高强的特点及可回收再利用的优点，一直受到广泛的关注，其制备技术也不断推陈出新，并且成为代替纤维增强热固性树脂复合材料未来的发展趋势。以树脂传递成型技术制备的连续玻纤增强热塑性树脂复合板材，是一种可用于轻量化设计的材料，可广泛用于风电叶片、汽车以及航空航天等领域。
　　本文在实验室条件下开展了己内酰胺与氢氧化钠反应合成制备引发剂己内酰胺钠(C10)及采用自制的引发剂对阴离子聚合PA6树脂过程的深入研究;在热固性RTM的研究基础上，进行了热塑性树脂反应传递成型(T-RTM)实验设备的设计以及模具内流动模拟分析等，搭建了纤维增强聚酰胺6树脂传递成型实验设备，同时以己内酰胺单体、己内酰胺钠、己内酰胺嵌段二异氰酸酯、玻纤方格布为主要原料，采用浇注工艺和树脂传递成型工艺制备连续玻纤增强原位聚合尼龙6复合材料板材。
　　具体研究内容如下:
　　1、采用实验研究氢氧化钠(NaOH)与己内酰胺(CL)单体制各己内酰胺钠(C10)的合成工艺条件，并采用DSC分析与TGA分析研究其热稳定性。
　　2、通过实验研究了引发剂与活化剂用量、模具温度以及保温保压反应时间等工艺条件对尼龙6的树脂转化率、粘均分子量、结晶度以及弯曲、拉伸强度的影响和物理性能的影响;
　　3、通过自行研制的T-RTM成型实验机制备了连续玻纤增强原位聚合尼龙6复合材料板材，研究了玻璃纤维的加入对GF/PA6复合材料的弯曲、拉伸强度的影响以及GF/PA6复合材料吸收率和收缩率的影响，并且采用SEM电镜分析GF/PA6复合材料的微观形貌和弯曲失效形式。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 纤维增强聚合物基复合材料

1．1．2 纤维增强热塑性树脂基复合材料

1．2 纤维增强热塑性树脂基复合材料成型技术研究进展

1．3 纤维增强热塑性树脂基复合材料熔体成型研究进展

1．3．2 FRTPCs层压成型技术研究现状与进展

1．3．3 FRTPCs模压成型技术研究进展

1．3．4 LFT-D-IL-CM成型技术研究进展

1．3．5 FRTPRCs拉挤成型技术研究进展

1．3．6 FRTPRCs热压罐固化成型技术研究现状

1．4 纤维增强热塑性树脂复合材料反应成型研究进展

1．4．2 FRTPRCs真空灌注成型技术研究现状

1．4．3 MC尼龙、真空灌注成型技术所用的引发剂与活化剂

1．4．4 MC尼龙、真空灌注成型技术主要控制工艺参数

1．5 本课题研究的意义、目的和主要内容

1．5．1 本课题研究的目的和意义

1．5．2 本课题研究的创新之处

1．5．3 本课题主要研究内容

第二章 实验原料、设备、反应原理及性能测试

2．1 实验原料与实验设备

2．1．1 适用于树脂传递成型的热塑性树脂单体选择

2．1．2 引发剂与活化剂的选择

2．1．3 实验所用的原料

2．1．4 实验主要设备及仪器

2．2 阴离子聚合反应原理

2．3 连续纤维增强阴离子聚合尼龙6复合材料的树脂基体的制备

2．3．1 基体树脂基制备工艺条件确定

2．3．2 树脂基制备方法与工艺

2．4 连续纤维增强尼龙6复合材料板材的制备

2．4．1 可反应活性料的制备工艺过程

2．5 性能测试与表征

2．5．3 TG分析

2．5．5 红外光谱测试分析

2．5．6 微观形貌分析

2．5．7 弯曲性能测试

2．5．8 拉伸强度测试

2．5．9 吸水率测试

2．5．10 收缩率测试

第三章 己内酰胺钠引发剂的制备与性能研究

3．1．3 真空度对反应效果的影响

3．1．4 反应温度对反应效果的影响

3．1．5 保温保压时间对反应效果的影响

3．3 测试结果与讨论

3．4 本章小结

第四章 基体树脂PA6的制备工艺与性能研究

4．1 基体树脂的制备工艺条件

4．2 催化剂配比对己内酰胺聚合反应的影响

4．2．1 催化剂配比对特征峰的影响

4．2．2 催化剂配比对树脂转化率的影响

4．2．3 催化剂配比对PA6分子量的影响

4．3 温度(T)对己内酰胺聚合反应影响

4．3．1 温度对PA6特征峰的影响

4．3．2 温度对树脂转化率的影响

4．3．3 温度对结晶度和熔点的影响

4．3．4 温度对PA6黏均分子量的影响

4．4 保温反应时间Tr对己内酰胺聚合反应的影响

4．4．1 保温反应时间对PA6分子量的影响

4．4．2 保温反应时间对PA6结晶度与熔点的影响

4．5 制备工艺条件对PA6力学性能的影响

4．5．1 催化剂配比对生成物PA6弯曲强度的影响

4．5．2 催化剂配比对生成物PA6拉伸强度的影响

4．5．3 温度对生成物PA6弯曲强度的影响

4．5．4 温度对生成物PA6拉伸强度的影响

4．5．5 保温反应时间对生成物PA6弯曲强度的影响

4．5．6 保温反应时间对生成物PA6拉伸强度的影响

4．6 生成物PA6的物理性能

4．6．1 生成物PA6的吸水性能

4．6．2 生成物PA6的收缩性能

4．7 本章小结

第五章 连续玻纤增强尼龙6复合材料板材制备与性能研究

5．1．2 模具系统的设计

5．2 GF／PA6复台材料板材的制备

5．3 GF／PA6复合材料板材的结构和性能

5．3．1 GF／PA6复合板材的结构

5．3．2 纤维对转化率与分子量的影响

5．3．3 纤维对GF／PA6复合材料板材结晶度的影响

5．3．4 纤维层数(含量)对GF／PA6复合材料弯曲强度的影响

5．3．5 纤维层数(含量)对GF／PA6复合材料板材拉伸强度的影响

5．4 GF／PA6复合板材的物理性能

5．4．1 GF／PA6复合材料板材的吸水率

5．4．2 GF／PA6复合材料板材的收缩率

5．5 GF／PA6复合材料的微观形貌分析

5．5．2 GF／PA6复合材料板材中纤维与树脂结合机理分析

5．6 GF／PA6复合材料板材弯曲失效形式

5．7 本章小结

6．1 本课题主要研究结论

6．2 后续有待研究的问题

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

导师介绍

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