真空导入原位聚合法制备长玻纤增强ABS复合材料研究

论文摘要

近年来由于长玻纤增强热塑性复合材料所具有的优异力学性能和相比热固性复合材料的环保性能,得到了复合材料界的极大关注,已经成为复合材料行业的研究热点。但由于热塑性聚合物融体的粘度很大,长玻纤和热塑性树脂在复合时的浸润问题长期得不到很好的解决.本论文的主要目的就是探索采用传统成熟的复合材料工艺设备,在复合过程中能使热塑性高聚物玻纤良好浸润的工艺方法,具体工艺路线为采用真空导入技术把低黏度的热塑性聚合物单体注入到铺有玻纤的自制模具中,保持树脂单体与玻纤的良好浸润,然后加热利用聚合物单体在模具中原位聚合的方式形成复合材料。我们采用了以下不同的方法对所研制的复合材料进行了研究:首先采用DSC、SEM、红外以及接枝率测定法等研究了复合材料中ABS基体树脂的结构,结果显示原位聚合的ABS基体与商品用的ABS结构相似,表明通过本方法制备的ABS本体可以承担复合材料中基体树脂的作用。力学性能测试也表明,在各种指标上面都超越了采用短玻纤增强ABS复合材料。采用SEM的方法观察了复合材料的冲击断面上树脂与玻纤的浸润、树脂与玻纤的粘结情况,结果表明由单体浸润玻纤能得到良好的复合材料界面。拉伸、弯曲、冲击等力学性能实验的结果表明,应用真空导入技术的原位聚合热塑性复合材料成型,随着玻纤含量的增加,材料的力学性能均有很大提高,但玻纤的含量最佳有一个最大值,玻纤含量太高,由于破坏了复合材料中基体和玻纤的连续性性能反而下降。研究了和含量对复合材料的力学性能的影响,结果表明,材料的冲击强度随橡胶含量的增加而增加,但在弯曲强度和拉伸强度的测试中,橡胶的加入降低了两者的性能。文中对比了不同橡胶类型对复合材料力学性能的影响并对以上实验的结果加以讨论和解释。采用KH550和KH560硅烷偶联剂对玻纤进行处理,并对比了偶联剂加入量对复合材料的性能影响,结果表明,硅烷偶联剂只有在合适的量的情况下才可以得到综合性能较好的复合材料。考察了成型工艺中成型温度和成型真空度对制品性能的影响。结果显示,成型温度对复合材料力学性能有着重要的影响,随着温度的提高,性能有着明显的提升,但到一定程度后趋势趋于缓慢。成型真空度对复合材料成型过程中树脂的渗透率有着重要的影响,结果表明,真空度在0.08MPa时,制品性能达到最佳。文中还对引发剂的用量进行了研究,引发剂的合适用量为0.2%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.热塑性复合材料简介
• 1.1 复合材料进展
• 1.2 长玻纤增强热塑性复合材料研究应用现状
• 1.3 长玻纤增强热塑性复合材料生产工艺、技术及存在的问题
• 2.ABS树脂
• 2.1 ABS树脂概述
• 2.2 ABS树脂国内外生产与消费情况
• 2.3 玻璃纤维增强ABS复合材料
• 3.玻璃纤维及表面处理
• 3.1 玻璃纤维的分类
• 3.2 玻璃纤维的表面处理
• 3.3 玻璃纤维的表面理论
• 3.4 偶联剂的处理
• 4.原位聚合法制备复合材料
• 4.1 原位聚合简介
• 4.2 原位聚合制备复合材料
• 5.本论文的研究意义
• 参考文献
• 第二章 实验方法及工艺
• 1.实验设备及试剂原料
• 1.1 主要实验仪器和设备
• 1.2 实验原料及试剂
• 2.实验方法
• 2.1 原料准备
• 2.2 玻璃纤维的表面处理
• 2.3 模具的准备
• 2.4 增强材料的准备
• 2.5 树脂溶液的准备
• 2.6 成型过程
• 3.材料性能测试
• 3.1 样条尺寸
• 3.2 测试标准及计算公式
• 3.3 扫描电镜观察
• 3.4 示差扫描量热法（DSC）
• 3.5 粘度的测定
• 3.6 渗透率的测定
• 3.7 接枝率的测定
• 第三章 真空辅助成型原位聚合法制备LGF/ABS可行性的研究
• 1.真空辅助成型原位聚合法制备LGF/ABS工艺可行性
• 2.原位聚合制备LGF/ABS增强复合材料基体结构与性能
• 2.1 复合材料基体DSC的分析
• 2.2 复合材料基体的接枝率
• 2.3 复合材料基体的单体转化率
• 2.4 原位聚合制备长玻璃纤维增强复合材料力学性能研究
• 3.复合材料中纤维与基体的浸润情况
• 4.复合材料中纤维与基体的界面连接强度
• 5.本章结论
• 参考文献
• 第四章 原位聚合长纤增强ABS复合材料的影响因素
• 1.玻纤对玻纤增强ABS复合材料的性能影响
• 2.橡胶对玻纤增强ABS复合材料的性能影响
• 2.1 橡胶的含量对复合材料的影响
• 2.2 橡胶的种类对复合材料的影响
• 3.引发剂对玻纤增强ABS复合材料的性能影响
• 3.1 引发剂对ABS树脂接枝率的影响
• 3.2 引发剂的用量对玻纤增强ABS复合材料性能的影响
• 4.偶联剂对玻纤增强ABS复合材料的性能影响
• 4.1 偶联剂的作用原理
• 4.2 偶联剂种类对复合材料界面性能的影响
• 4.3 偶联剂用量对复合材料性能的影响
• 5.成型工艺对复合材料性能的影响
• 5.1 成型温度对复合材料性能的影响
• 5.2 成型真空度对复合材料性能的影响
• 6.本章结论
• 参考文献
• 第五章 论文总结
• 致谢