论文部分内容阅读
热塑性复合材料由于具有韧性高、耐冲击性能好、制造周期短、耐化学性能好、可重复加工等优点,已经成功应用于航空航天、交通运输、电子电器、建材等领域。然而,热塑性树脂在熔融状态下黏度较大,不利于纤维的浸渍。因此热塑性树脂和纤维的浸渍问题是热塑性复合材料制备的难点和关键。针对热塑性树脂黏度大、难于浸渍纤维的特点,本论文采用混纱的方法将PA6纤维与玻璃纤维按一定比例进行混杂形成均匀的纤维束,通过VAT设备铺缝制备成单层纤维预成型体,在一定的压力、温度和保压时间下热压制备成单层预浸片材,最后按照一定的铺层方式二次热压成型制备复合材料层合板。使用此方法的优点是树脂纤维和增强纤维的体积含量易于控制,纤维的路径便于设计,更易实现良好的浸渍。本论文重点研究了成型参数(压力、温度、保压时间)对复合材料层合板力学性能的影响,并对纯PA6树脂及GF/PA6复合材料进行了结晶动力学的研究,最后还研究了不同热处理方式对层合板性能的影响。本文的研究可为热塑性复合材料的制备提供一种新的途径,为热压制备GF/PA6复合材料层合板提供了性能参数依据和理论指导。本论文的主要工作如下:1.采用正交实验方法分别探索了热压温度、热压压力、热压时间对复合材料层合板力学性能的影响,确定了优化的热压工艺参数:热压温度250℃左右,热压压力3.5MPa,热压时间10min左右。该工艺条件下GF/PA6层合板的力学性能最佳,拉伸强度、拉伸模量分别为476MPa、20.61GPa,弯曲强度、弯曲模量分别为445MPa、16.37GPa,层间剪切强度为25.66MPa。通过对破坏试样微观形貌进行分析发现该工艺条件下PA6树脂和纤维具有良好的浸渍性。2.采用差示扫描量热法(DSC)对纯PA6树脂和GF/PA6复合材料的非等温结晶行为了分析。对PA6及GF/PA6复合材料的结晶放热曲线进行分析,发现随着冷却速率的升高,结晶起始点、结晶峰向低温方向移动,结晶峰变宽,结晶完善程度降低。纤维的加入提高了结晶起始温度,表明纤维有助于晶核的生成;但GF/PA6的峰温、结晶焓小于纯PA6,表明纤维的加入阻碍了高分子分子链的运动,影响了结晶,最终导致GF/PA6的结晶完善程度降低。分别采用Avrami、Ozwa、Mo方法对PA6及GF/PA6的非等温结晶动力学进行模拟,发现Avami、Mo方程可以描述其非等温结晶动力学行为。3.在180℃真空条件下对复合材料进行热处理,研究了不同热处理时间对GF/PA6复合材料性能的影响。实验结果表明,经热处理10h后,复合材料试样中PA6的结晶度比为未进行热处理提高了10%,使得试样的弯曲性能和剪切性能有所提高,分别提高了18%和20%。