论文部分内容阅读
连续纤维增强热塑性复合材料(CFRT)现已被广泛应用于航空航天、交通运输、能源基建等各种领域,但由于制备难度大、生产成本高、价格昂贵,限制了其在中低端领域的规模化应用。而通过反应浸渍技术利用阴离子开环聚合尼龙6制备CFRT是目前制备CFRT的一种新途径,但是该技术在国内的研究及应用较国外相对滞后。本论文基于目前国内应用技术上的不足,以乙醇钠为引发剂,液化MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)为活化剂,采用双组分法进行了阴离子聚合尼龙6(APA6)及其连续玻纤织物增强APA6复合材料的制备与研究,主要工作内容如下。(1)本文第二章中,通过使用树脂凝胶试验仪和旋转黏度计对APA6聚合过程中的温度变化和黏度变化进行了监测,通过制备浇铸体并对其进行力学性能、DSC(差示扫描量热法)、单体转化率等测试进行了聚合结果的研究。对聚合过程的研究发现,随着引发剂-活化剂用量的增加、聚合温度的提高以及体系含水量的减少,聚合反应速率逐渐加快,最快148 s可完成聚合,最慢265 s完成聚合;体系黏度测试发现,体系黏度最快只需143 s可达到2500 m Pa?s,最慢需324s,并且聚合过程中体系在很长一段时间内黏度处于低于100 m Pa?s的低黏度平台期,在之后的30 s内黏度增长5倍,再经过十几秒增长到原来的25倍达到2500 mPa?s。对聚合结果研究发现,在不同的影响因素下制备的浇铸体,其拉伸强度均大于85 MP,弯曲强度大于95 MPa,弯曲模量大于3.2 GPa,力学性能变化幅度较小;此外,聚合物结晶度最低为42%,最高达52%,单体转化率达98%以上,结晶度与单体转化率均处于较高水平。除此之外,还对使用该引发剂-活化剂制备的活性料进行了储存稳定性测试,发现在不同存储时间的影响下,活性料的反应活性相同,力学性能除断裂伸长率之外都具有很好的稳定性。所以,通过本章研究发现,该引发剂-活化剂在使用中具有很好的稳定性,不仅能保持稳定的力学性能,还具有较好的抗水分敏感性,具备批量化、连续化、规模化生产APA6及其相关制品的优势。(2)论文第三章主要利用热塑性树脂传递模塑(T-RTM)工艺制备了玻纤织物增强的APA6复合材料,并获得了本实验中制备复合材料最佳的工艺参数。在第二章对APA6深入研究的基础上,选择了合适的聚合温度范围和引发剂-活化剂用量,通过改变复合材料聚合温度和玻纤布种类制备了不同的APA6复合材料,并对纤维含量、复合材料的力学性能、吸水性等进行了测试表征。研究发现,在160℃的聚合条件下,使用硅烷偶联剂处理的多轴向纤维布有助于获得高性能的复合材料,其纤维质量含量与体积含量分别达到72.3%和54.8%,吸湿量仅为3.6%,拉伸强度与弯曲强度分别达到400 MPa和448 MPa,并且吸湿后剩余弯曲强度达58%,复合材料力学性能最佳。