附加剪切场中PP/GF复合材料结构与性能研究

论文摘要

本文使用自制可控剪切专用装置及片材成型口模,建立附加剪切场,研究剪切场中玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的结构及性能变化规律。首先,采用双螺杆挤出机制备GF/PP粒料,然后将粒料加入单螺杆挤出机塑化,再经专用剪切装置和片材成型模口制成片材,最后从片材上切取试样进行结构和性能分析。通过力学性能测试,研究附加剪切场变化、不同种类基体及改性基体、玻璃纤维表面处理工艺对GF/PP复合材料力学性能的影响;通过流变性能测试,研究基体改性及玻璃纤维表面处理工艺对复合材料流变特性的影响;通过DSC、SEM和红外测试,分析和表征附加剪切场对GF/PP体系界面结构、结晶特性以及玻璃纤维处理工艺的影响。本文实验结论如下: （1）利用剪切装置内旋转芯棒相对料筒内壁的运动建立可控剪切场,通过调节旋转芯棒的转数,实现剪切场强度调节,为GF/PP复合材料的界面研究提供动态模拟条件。 （2）玻璃纤维表面处理工艺对GF/PP界面结构与破坏方式、流变性、结晶行为等有很大影响。偶联剂可在玻璃纤维表面发生化学反应,提高复合材料力学性能。在附加剪切场中,复合材料拉伸断裂强度的极大值出现在剪切速率约为250S-1处,剪切速率再增大时,由于出现界面脱粘现象,力学性能反而有所下降。 （3）在附加剪切场中,采用偶联剂与高分子成膜剂并用处理玻璃纤维,

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 PP/GF复合材料国内外应用研究现状
• 1.1.1.1 国内外应用现状
• 1.1.1.2 国内外研究现状
• 1.1.2 玻璃纤维增强复合材料理论
• 1.1.3 玻璃纤维表面处理
• 1.1.4 聚丙烯基体改性
• 1.1.5 玻璃纤维增强复合材料界面组成及结构
• 1.1.5.1 纤维增强复合材料界面层的化学组成
• 1.1.5.2 纤维增强复合材料的多相区域结构
• 1.1.5.3 GF/PP复合材料的界面结晶结构
• 1.2 研究宗旨
• 1.3 本论文特点和意义
• 1.3.1 本论文研究特点
• 1.3.2 本论文研究意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备
• 2.3 专用剪切装置设计
• 2.4 工艺路线
• 2.5 玻纤的表面处理
• 2.5.1 洗涤
• 2.5.2 偶联剂处理
• 2.5.3 成膜剂处理
• 2.6 性能测试
• 2.6.1 力学性能测试
• 2.6.2 熔体流变性能测试
• 2.6.3 DSC分析
• 2.6.4 扫描电镜观察
• 2.6.5 红外光谱分析
• 2.6.6 偏光显微镜观察
• 第三章 剪切场中玻璃纤维增强 PP结构与性能研究
• 3.1 试样制备
• 3.2 红外光谱分析
• 3.3 玻璃纤维直径及表面分析
• 3.4 附加剪切场模型建立
• 3.5 力学性能测试
• 3.5.1 玻璃纤维种类对GF/PP力学性能的影响
• 3.5.2 不同牌号树脂基体及基体改性对GF/PP力学性能的影响
• 3.5.3 处理方法对GF/PP力学性能的影响
• 3.5.3.1 偶联剂对GF/PP力学性能的影响
• 3.5.3.2 成膜剂对GF/PP力学性能的影响
• 3.5.4 附加剪切场对GF/PP力学性能的影响
• 3.6 扫描电镜观察结果
• 3.6.1 基体改性对GF/PP界面的影响
• 3.6.2 附加剪切场变化对GF/PP界面的影响
• 3.7 流变特性
• 3.7.1 基体改性对GF/PP复合材料流变形性的影响
• 3.7.2 玻纤表面处理工艺对GF/PP复合材料流变形性的影响
• 3.7.3 成膜剂种类对GF/PP复合材料流变形性的影响
• 3.8 DSC分析
• 3.8.1 基体改性对GF/PP复合材料结晶性影响
• 3.8.2 成膜剂对GF/PP复合材料结晶性影响
• 第四章 主要结论
• 参考文献
• 硕士期间发表学术论文及专利
• 声明
• 致谢