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连续玻璃纤维增强聚丙烯的两步法拉挤成型工艺研究

作　者: 黄生江
导　师: 周晓东；敖文亮
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工程
关键词: CFRTP筋连续玻璃纤维增强聚丙烯拉挤成型工艺热处理耐久性
分类号: TQ327.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)具有高韧性、抗损伤容限高以及耐久性好优点,目前已成为复合材料开发的热点。本文采用两步法拉挤成型制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯(Glass fiber Reinforced Thermoplastic,简称GFRTP),并对获得的复合材料进行热处理,考察了工艺参数(如：预热温度、模具温度、牵引速度)、热处理时间和温度对GFRTP筋力学性能的影响。研究了常温、45℃、65℃条件下的碱、盐溶液的腐蚀对所制得GFRTP筋力学性能的影响,并进行冻融加速腐蚀试验。研究结果表明：在预热温度、加热模具温度、冷却模具温度、牵引速度分别为160℃、220℃、60℃、0.28m/min左右时,GFRTP筋力学性能最好；通过对GFRTP筋进行热处理后,其结晶度得到了提高,而且相关的力学性能也有不同程度的增加。在碱、盐腐蚀中,碱腐蚀对GFRP筋破坏较大,而且随着腐蚀温度增高,各项力学性能下降较为明显。分别采用TSF法和FHWA法对FRP筋在年平均温度16℃下的碱溶液环境中进行服务寿命预测,在剪切强度下降为50%时,需要的年限分别为265.8年、274年。通过对FRP筋进行冻融试验,发现FRP筋的弯曲强度和剪切强度有小幅的下降,说明FRP筋具有良好的耐候性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-21
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 纤维增强机理  11-12
  1.3 连续纤维增强热塑性复合材料的浸渍工艺  12-14
    1.3.1 溶液浸渍  13
    1.3.2 熔融浸渍  13
    1.3.3 粉末浸渍  13
    1.3.4 混纤纱技术  13-14
  1.4 成型工艺  14-15
    1.4.1 冲压成型  14
    1.4.2 缠绕成型  14
    1.4.3 拉挤成型  14-15
  1.5 拉挤成型特性  15
  1.6 国内外研究现状  15-20
    1.6.1 国外研究情况  15-19
    1.6.2 国内研究情况  19-20
  1.7 本文主要研究内容  20-21
第2章二步法拉挤成型制备GFRTP筋与性能研究  21-33
  2.1 引言  21
  2.2 拉挤模具的设计  21-24
    2.2.1 拉挤模具入口设计  22
    2.2.2 拉挤模具尺寸的确定  22-24
  2.3 拉挤装置设计  24-26
    2.3.1 预热烘道  25
    2.3.2 加热模具  25
    2.3.3 牵引速度  25-26
  2.4 实验部分  26-29
    2.4.1 预浸带的制备工艺  26-27
    2.4.2 GFRTP筋的制备  27-28
    2.4.3 实验原料及主要设备  28-29
    2.4.4 测试与表征  29
  2.5 实验结果与讨论  29-32
    2.5.1 预热温度对GFRTP筋力学性能的影响  31
    2.5.2 模具温度对FRP筋力学性能的影响  31
    2.5.3 牵引速度对GFRTP筋力学性能的影响  31-32
    2.5.4 GFRTP筋横截面纤维分布的分析  32
  2.6 本章小结  32-33
第3章热处理对GFRTP筋复合材料力学性能的影响  33-39
  3.1 引言  33-34
  3.2 实验部分  34-35
    3.2.1 实验原料与设备  34
    3.2.2 实验方法  34
    3.2.3 测试与表征  34-35
  3.3 结果与讨论  35-37
    3.3.1 热处理温度对GFRTP筋力学性能的影响  35-36
    3.3.2 热处理时间对GFRTP筋力学性能的影响  36-37
  3.4 本章小结  37-39
第4章环境因素对GFRTP筋力学性能的影响  39-57
  4.1 引言  39-40
  4.2 腐蚀机理  40-42
    4.2.1 吸湿性对GFRP筋的影响  40
    4.2.2 玻璃纤维的腐蚀  40-42
    4.2.3 复合材料界面的腐蚀  42
  4.3 实验部分  42-43
    4.3.1 主要主要原料与设备  42-43
  4.4 实验方法  43
  4.5 测试与表征  43-44
    4.5.1 吸水率测试  43
    4.5.2 测试方法  43-44
  4.6 结果与讨论  44-56
    4.6.1 吸湿率  44-45
    4.6.2 GFRTP筋在碱溶液下腐蚀的讨论与分析  45-48
    4.6.3 GFRTP筋在盐溶液下腐蚀的讨论与分析  48-51
    4.6.4 GFRTP 筋腐蚀寿命的预测  51-54
    4.6.5 GFRTP筋的冻融耐久性研究  54-56
  4.8 本章小结  56-57
第5章全文总结及展望  57-59
  5.1 全文总结  57
  5.2 展望及后续工作  57-59
参考文献  59-63
致谢  63

连续玻璃纤维增强聚丙烯的两步法拉挤成型工艺研究

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