原位光聚合制備PMMA-連續(xù)纖維復合材料.pdf

1、目前連續(xù)纖維增強樹脂基復合材料主要為熱固性樹脂基復合材料，大規(guī)模擴展應用時存在著韌性差、加工成型周期長、成本高以及難修理難回收等問題。近年來，連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂基復合材料由于加工成型周期較短而逐漸引起了人們的重視。但熱塑性樹脂具有較高的粘度，造成其對纖維的浸漬性差，成為阻礙熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復合材料發(fā)展的主要技術(shù)壁壘。本論文嘗試利用原位紫外光（UV）聚合、復合的方法制備聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/連續(xù)纖維復合材料，通過單體完全浸

2、漬連續(xù)纖維、原位快速UV光聚合來克服PMMA樹脂對連續(xù)纖維浸漬困難的技術(shù)難題。
　　論文第二章對甲基丙烯酸甲酯（MMA）的光聚合進行了研究。首先探討了在開放體系中光引發(fā)劑種類、濃度、光照強度對光聚合硬化時間、產(chǎn)率的影響。研究發(fā)現(xiàn)在相同的UV光照強度下，隨著光引發(fā)劑濃度的升高，硬化時間縮短，聚合物產(chǎn)率提高；在相同的光引發(fā)劑濃度下，隨著光照強度的增加硬化時間縮短，但光強對產(chǎn)率影響不大。與此同時，通過在MMA單體中添加PMMA樹脂提升光

3、聚合體系的初始粘度，考察了體系初始粘度對MMA單體光聚合的影響。結(jié)果表明，體系初始粘度的增加有利于加快光聚合速度以及提高產(chǎn)率，其可能原因為體系粘度的增加阻礙了氧氣的擴散，減弱了氧氣的阻聚作用。其后檢討了密閉條件下的光聚合。相對于開放體系，密閉條件下由于MMA單體避免了在紫外燈風扇氣流下的揮發(fā)，聚合物產(chǎn)率得到大幅提高（96%以上）。GPC測試結(jié)果表明，光聚合產(chǎn)物的重均分子量Mw介于1.20×105與2.23×105之間。Mw隨著光引發(fā)劑濃

4、度的增加而降低，但對UV光強不敏感。
　　第三章利用原位光聚合、原位復合的方法制備了PMMA/連續(xù)玻璃纖維復合材料，同時探討了各工藝條件的影響。結(jié)果表明利用原位光聚合可以一次光照制備具有5層玻璃纖維布增強的PMMA復合材料。在相同的光照強度下，隨著玻璃纖維布層數(shù)的增加，硬化時間延長、產(chǎn)率提高。在相同的玻璃纖維織物層數(shù)下，隨著光照強度的提高，硬化時間縮短。在初始單體中添加PMMA提高體系粘度同樣也可以縮短硬化時間。對復合材料拉伸性能

5、進行了測定，結(jié)果表明在單體與聚合物質(zhì)量配比 MMA/PMMA=8/2的條件下，所得復合材料的拉伸強度可以達到172±14 MPa。
　　第四章探討了原位光聚合法制備PMMA/連續(xù)碳纖維復合材料過程中的影響因素。與原位光聚合法制備PMMA玻璃纖維復合材料不同的是，由于碳纖維本身顏色為黑色，紫外光難于透過碳纖維，原位光聚合僅能制備單層碳纖維布復合材料。研究表明，在優(yōu)化聚合條件下單層碳纖維織布復合材料的硬化時間為8 min，經(jīng)熱壓所得復