【摘 要】
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纤维直接喂入注射成型技术（Direct Fiber Feeding Injection Molding,以下简称DFFIM）作为新兴的纤维增强热塑性塑料成型方法,不仅具有加工方便、操作简单和减污增效的特点,还可以根据需求灵活调控纤维和基体的种类与比例,大幅提高复合材料的力学性能。目前,虽然德国Arburg和日本三菱重工等企业已经在DFFIM技术上有所突破,但是国内的直接注射成型领域缺乏相关研究。开
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纤维直接喂入注射成型技术（Direct Fiber Feeding Injection Molding,以下简称DFFIM）作为新兴的纤维增强热塑性塑料成型方法,不仅具有加工方便、操作简单和减污增效的特点,还可以根据需求灵活调控纤维和基体的种类与比例,大幅提高复合材料的力学性能。目前,虽然德国Arburg和日本三菱重工等企业已经在DFFIM技术上有所突破,但是国内的直接注射成型领域缺乏相关研究。开展DFFIM的实验研究,探究DFFIM工艺参数与设备结构对纤维增强热塑性塑料性能的影响规律具有重要意义。课题以玻纤增强聚丙烯（GF/PP）为研究对象,基于DFFIM进行实验探究,研究配方、工艺参数和喷嘴结构对GF/PP复合材料的纤维长度、纤维与PP界面结合情况以及力学性能的影响规律。主要研究内容如下:（1）基于直接注射成型GF/PP复合材料实验,采用正交试验的方法,以马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、抗氧剂、分散剂为试验因子,以拉伸强度、弯曲强度和无缺口冲击强度为指标,通过极差和方差分析,研究配方对GF/PP复合材料力学性能影响规律。（2）通过控制加入的玻纤束数量,改变玻纤含量,研究玻纤含量对GF/PP复合材料玻纤长度和微观形貌的影响,结合拉伸强度、弯曲强度和无缺口冲击强度的检测结果,得到玻纤含量对GF/PP复合材料性能的影响规律。（3）采用单因素试验法,研究螺杆转速、塑化温度、注射压力和注射速度等工艺参数对GF/PP复合材料的玻纤长度分布、横截面微观形貌和力学性能的影响,得到DFFIM的工艺参数对GF/PP复合材料性能的影响规律。（4）基于POLYFLOW对不同孔径喷嘴流道进行数值模拟,研究GF/PP混合流场的剪切应力,分析喷嘴孔径对熔体纤维长度的影响规律。通过直接注射成型实验,使用不同孔径喷嘴,分析GF/PP复合材料的纤维长度、微观形貌和力学性能,得到喷嘴孔径对GF/PP复合材料性能的影响规律。
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