連續(xù)纖維增強(qiáng)PA6復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、熱塑性復(fù)合材料由于具有韌性高、耐沖擊性能好、制造周期短、耐化學(xué)性能好、可重復(fù)加工等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成功應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、電子電器、建材等領(lǐng)域。然而，熱塑性樹脂在熔融狀態(tài)下黏度較大，不利于纖維的浸漬。因此熱塑性樹脂和纖維的浸漬問題是熱塑性復(fù)合材料制備的難點(diǎn)和關(guān)鍵。
　　針對熱塑性樹脂黏度大、難于浸漬纖維的特點(diǎn)，本論文采用混紗的方法將PA6纖維與玻璃纖維按一定比例進(jìn)行混雜形成均勻的纖維束，通過VAT設(shè)備鋪縫制備成單層纖維預(yù)成型體，在

2、一定的壓力、溫度和保壓時(shí)間下熱壓制備成單層預(yù)浸片材，最后按照一定的鋪層方式二次熱壓成型制備復(fù)合材料層合板。使用此方法的優(yōu)點(diǎn)是樹脂纖維和增強(qiáng)纖維的體積含量易于控制，纖維的路徑便于設(shè)計(jì)，更易實(shí)現(xiàn)良好的浸漬。本論文重點(diǎn)研究了成型參數(shù)（壓力、溫度、保壓時(shí)間）對復(fù)合材料層合板力學(xué)性能的影響，并對純PA6樹脂及GF/PA6復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)晶動力學(xué)的研究，最后還研究了不同熱處理方式對層合板性能的影響。本文的研究可為熱塑性復(fù)合材料的制備提供一種新的途徑

3、，為熱壓制備GF/PA6復(fù)合材料層合板提供了性能參數(shù)依據(jù)和理論指導(dǎo)。
　　本論文的主要工作如下:
　　1.采用正交實(shí)驗(yàn)方法分別探索了熱壓溫度、熱壓壓力、熱壓時(shí)間對復(fù)合材料層合板力學(xué)性能的影響，確定了優(yōu)化的熱壓工藝參數(shù):熱壓溫度250℃左右，熱壓壓力3.5MPa，熱壓時(shí)間10min左右。該工藝條件下GF/PA6層合板的力學(xué)性能最佳，拉伸強(qiáng)度、拉伸模量分別為476MPa、20.61GPa，彎曲強(qiáng)度、彎曲模量分別為445MPa、1

4、6.37GPa，層間剪切強(qiáng)度為25.66MPa。通過對破壞試樣微觀形貌進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)該工藝條件下PA6樹脂和纖維具有良好的浸漬性。
　　2.采用差示掃描量熱法(DSC)對純PA6樹脂和GF/PA6復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶行為了分析。對PA6及GF/PA6復(fù)合材料的結(jié)晶放熱曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著冷卻速率的升高，結(jié)晶起始點(diǎn)、結(jié)晶峰向低溫方向移動，結(jié)晶峰變寬，結(jié)晶完善程度降低。纖維的加入提高了結(jié)晶起始溫度，表明纖維有助于晶核的生成;但GF/P

5、A6的峰溫、結(jié)晶焓小于純PA6，表明纖維的加入阻礙了高分子分子鏈的運(yùn)動，影響了結(jié)晶，最終導(dǎo)致GF/PA6的結(jié)晶完善程度降低。分別采用Avrami、Ozwa、Mo方法對PA6及GF/PA6的非等溫結(jié)晶動力學(xué)進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)Avami、Mo方程可以描述其非等溫結(jié)晶動力學(xué)行為。
　　3.在180℃真空條件下對復(fù)合材料進(jìn)行熱處理，研究了不同熱處理時(shí)間對GF/PA6復(fù)合材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)熱處理10h后，復(fù)合材料試樣中PA6的結(jié)晶