连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的铺放成型工艺研究

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连续纤维增强热塑性树脂基复合材料具有极其优异的力学性能。铺放成型是复合材料大型结构件低成本化制备的关键工艺技术之一。国外一些大的航空公司和科研院校正在对纤维增强热塑性复合材料的铺放成型工艺进行深入研究,而国内还少有科研单位涉及,因此研究连续纤维增强热塑性复合材料的铺放成型工艺具有十分重要的意义。  本文主要研究了连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的铺放成型:  首先在预浸带缠绕成型设备的基础上,通过改造和设计制备了铺放成型设备;  然后以玻璃纤维增强聚丙烯预浸带为原料,通过铺放成型制备板材,采用正交实验考察了成型工艺条件对单向层合板力学性能的影响,结果表明:压力辊压力对ILSS影响较大,热风枪温度对空隙率影响较大。在压力辊压力0.15MPa,热风枪温度229℃,底板温度95℃,压力辊温度100℃的最优工艺条件下,板材的层间剪切强度达到21.54MPa,空隙率为1.23%,性能与模压成型板材相近。  最后研究了不同铺层参数对板材力学性能的影响,结果表明:在相同的成型工艺条件下,不同铺层方式的层合板力学性能落差很大,其中[0°]8s的弯曲强度最高达到643.91MPa,ILSS最高达到24.36MPa,[0°]12s的缺口冲击强度最大达到175.88KJ/m2。相同铺层方向和厚度、不同铺层顺序的层合板中,[0°/45°90°/-45°]3s层合板性能最好,弯曲强度达到384.42MPa,缺口冲击强度达到163.42KJ/m2。
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