_改性第四_章.ppt

模压成型工艺 是一种在封闭的模腔内，借助加热和压力固化成型复合材料制品的方法。 具体地讲，将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属模中，闭模后加热使其熔化，并在压力作用下充满模腔，形成与模腔相同形状的模制品，再经加热使树脂进一步发生交联反应而固化，或者冷却使热塑性树脂硬化，脱模后得到复合材料制品。 模压成型是广泛使用的对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材料的成型方法。 * * 另外，由于无机刚性粒子不会产生大的伸长变形，在大的拉应力下，基体和填料会在两极首先产生界面脱粘，形成空穴，而赤道位置的压应力为本体的3倍，其局部区域产生提前屈服。这样，应力集中产生屈服和界面脱粘都需要消耗更多的能量，这就是无机刚性粒子的增韧作用。 5、无机刚性粒子对聚合物的增韧 1993年，傅强等人研究了HDPE/CaCO3的脆韧转变行为，发现CaCO3的体积分数增至临界值时，体系发生了脆韧转变；而且体系发生脆韧转变的参数是临界基体层厚度（LC），而不是填料的体积分数；同时填料尺寸是控制共混物增韧的又一个关键参数。 A single-transition master curve for HDPE/CaCO3 blends (a)(dn=6.66μm); (b) (dn=7.44μm); (c) (dn=15.9μm). 5、无机刚性粒子对聚合物的增韧 无机刚性粒子的增韧理论： 随着粒子的细微化，比表面积增大，与聚合物基体的界面也增大。当填充复合材料受到外力时，微小的刚性粒子可引发大量银纹，同时粒子之间的聚合物基体也产生塑性变形，吸收冲击能量，达到增韧的效果。 5、无机刚性粒子对聚合物的增韧 无机刚性粒子增韧的三个重要条件： 第一：粒子的粒径要小，纳米级粒子的增韧效果往往优于微米级粒子。主要是因为细小粒子的比表面积大，易于引发大量的细小的银纹。 第二：刚性粒子之间的平均距离，也就是粒子之间的基体层厚度要适当。过厚或过薄都不利于增韧。 第三：填充粒子应分散良好，才能充分发挥其增韧效果。 4.4 纤维增强复合材料简介 * * 4.4 纤维增强复合材料简介 ——以聚合物为基体，以纤维为增强材料制成的复合材料；综合了基体聚合物和纤维的性能，具有优越性和广泛用途，其特性优于各单一组分的特性。 按聚合物基体的不同，分为：塑料基体和橡胶基体； 本章主要介绍塑料基体复合材料。 热固性塑料：环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂等 热塑性塑料：PP、PA、PC等。 按增强纤维的长度，可分为短纤维增强复合材料和连续长纤维增强复合材料； 3.3.2短纤维增强热塑性聚合物复合材料 短纤维增强热塑性复合材料最早出现于1951年，但是直到20世纪60年代中期螺杆注塑机被广泛使用后，短纤维复合材料才得以批量生产。 与热固性增强塑料相比又具有易加工，热塑性增强复合材料可进行一体化制品设计及便于回收利用等。 短纤维增强热塑性塑料与作为基体的热塑性塑料相比，具有明显的性能优势，主要表现在： (1)沿纤维取向方向的强度、比强度有显著提高； (2)高温下强度高； (3)抗蠕变性能显著提高； (4)耐特殊环境如高温、紫外光等性能显著提高； (5)抗冲击性及抗热冲击性好； (6)耐疲劳性改善。 短纤维增强聚合物基复合材料的制备工艺 (1)填充型增强 首先由短切纤维与热塑性聚合物树脂及添加剂利用捏合机混合均匀，然后通过开炼机，密炼机或螺杆挤出机混炼造粒而得。 优点：可以利用连续纤维生产中的边角余料。 缺点： 1、聚合物熔融之前与短纤维的混合过程中对纤维施加了过大的机械剪切与摩擦作用，导致短纤维部分断裂，使纤维的长度分布变宽。 2、尤其重要的是，相对脆性的纤维表面在机械摩擦的作用下产生裂纹，从而使得纤维的强度下降，增强效应减弱。 3、裸露的纤维对混合设备的巨大磨损也是这种制备工艺的重要缺点。 (2)包复型增强 短纤维增强热塑性复合材料的包复型增强法 优点：对设备的磨损小，短纤维的长度可以随意控制。 缺点：生产效率较低，短纤维在聚合物中达不到充分浸透及均匀分散，对增强效率有一定的影响。同时，要达到较好的增强作用，短纤维的长度一般达到2-3㎜，这对热塑性聚合物的成型加工性能有一定的影响，并导致由此成型的热塑性复合材料制品表面纤维外露，从而影响制品外观。 双螺杆剪切混炼法制备短纤维增强聚合物复合材料工艺流程 热塑性聚合物的纤维增强型螺杆组合 ①纤维的加入部位 短纤用计量螺杆侧向加料，其加料位置可在混合段中间；采用长纤维增强时，可从熔融区与混合区之间位置加入。 ②纤维加入口处的螺杆构型 应保证聚合物基料达到充分熔融状态。在纤维加入时，为使纤维迅速地导人螺杆内，应采用大导程正向螺纹元件，随后应进入高剪切(即应设置捏合块)。 ③纤维加