連續(xù)纖維增強(qiáng)聚烯烴仿竹管材的研究.pdf

1、本文設(shè)計(jì)了一種新型的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性管材的成型機(jī)頭,并采用自行組裝的成型加工流水線,以抗沖共聚聚丙烯(IPC)、高密度聚乙烯(HDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)和玻璃纖維等為原料,制備了連續(xù)纖維增強(qiáng)聚烯烴仿竹管材。仿竹管的纖維與管材軸向平行,沿周向分布、浸漬在樹脂中。通過(guò)觀察管材的毛細(xì)管虹吸現(xiàn)象,以及采用微型顯微鏡觀察仿竹管材的橫切面形態(tài),評(píng)定管材中纖維的浸漬與分布情況,并分析工藝條件對(duì)纖維浸漬的影響。同時(shí),對(duì)管材的彎曲性能、

2、環(huán)剛度和管剛度進(jìn)行了測(cè)試,進(jìn)一步研究了工藝條件對(duì)管材力學(xué)性能的影響。擬合了仿竹管的彎曲應(yīng)力-應(yīng)變曲線,并得到曲線方程。
　　對(duì)纖維增強(qiáng)管材毛細(xì)管現(xiàn)象的研究表明,分散輥的使用,起到了預(yù)分散的作用,提高了樹脂對(duì)纖維的浸漬效果。樹脂的流動(dòng)性與機(jī)頭一定范圍內(nèi)的溫度有關(guān),溫度升高,樹脂黏度降低,流動(dòng)性提高,使纖維浸漬效果變好。但過(guò)高的溫度不利于機(jī)頭內(nèi)壓力的形成,從而影響樹脂對(duì)纖維的浸潤(rùn),使纖維的浸漬效果變差。當(dāng)機(jī)頭溫度在190~230℃范圍

3、內(nèi)時(shí),機(jī)頭溫度分別為230℃、210℃和190℃時(shí)連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)IPC(CGF/IPC)、連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)HDPE(CGF/HDPE)及連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)LLDPE(CGF/LLDPE)管材的纖維浸漬效果最好。從整體來(lái)看,CGF/IPC管的纖維浸漬最好,CGF/HDPE管次之, CGF/LLDPE管最差,這與其基體樹脂的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。
　　力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,分散輥的使用提高了仿竹管的力學(xué)性能,使CGF/IPC管的彎曲強(qiáng)度、環(huán)

4、剛度及管剛度都有所上升。管材的力學(xué)性能隨分散輥預(yù)熱溫度的升高先增大后減小,當(dāng)分散輥預(yù)熱溫度為200℃時(shí)呈現(xiàn)最大值。機(jī)頭溫度對(duì)管材的力學(xué)性能影響很大。當(dāng)機(jī)頭溫度在190~230℃范圍內(nèi)時(shí),CGF/IPC管的力學(xué)性能隨溫度的升高呈上升趨勢(shì),CGF/HDPE管的力學(xué)性能隨溫度的升高先上升后下降,而CGF/LLDPE管的力學(xué)性能呈下降趨勢(shì)。從基體樹脂分析,力學(xué)性能CGF/HDPE管>CGF/IPC管>CGF/LLDPE管,這主要與其機(jī)體樹脂的性

5、能有關(guān)。
　　采用微型顯微鏡對(duì)管材橫切面形態(tài)進(jìn)行觀察,進(jìn)一步驗(yàn)證了分散輥、機(jī)頭溫度、不同樹脂對(duì)纖維浸漬的影響。采用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)CGF/IPC管和CGF/LLDPE管進(jìn)行觀察,得CGF/IPC的界面粘結(jié)效果明顯優(yōu)于CGF/LLDPE管。
　　對(duì)管材的彎曲應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合,分析結(jié)果得 CGF/IPC管材抵抗形變的能力隨機(jī)頭溫度的升高而增大,CGF/HDPE管材抵抗形變的能力在機(jī)頭溫度為210℃最好,而CGF/LL