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玻璃纤维/PDCPD增强复合材料制备及性能研究

作　者: 朱伸兵
导　师: 赫玉欣
学　校: 河南科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 玻璃纤维玻璃纤维织物 PDCPD 复合材料
分类号: TQ171.77
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文采用原位聚合共混的方法，分别用短切玻璃纤维及玻璃纤维织物制备增强聚双环戊二烯(PDCPD)复合材料。采用热处理、酸碱刻蚀处理、偶联剂处理三种不同的方法对短切玻璃纤维及玻璃纤维织物进行了表面处理，用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)等方法对处理前后的纤维进行了表征。采用真空辅助反应注射成型技术（RIM）制备出不同长度、不同纤维含量的玻璃纤维/PDCPD复合材料、不同质量分数的玻璃纤维织物/PDCPD复合材料以及玻璃纤维/丁苯橡胶(SBR)/PDCPD三元复合材料，并采用扫描电镜(SEM)对复合材料的结构进行表征，同时采用塑料摆锤冲击试验机、万能测试拉伸实验机和邵氏硬度计等检测方法，对复合材料的机械力学性能进行测试。通过不断的探索对工艺技术进行改进，成功的探索出了适合工业化生产反应注射成型(RIM-PDCPD)制品的工艺条件，并结合工厂实际生产，进一步完善和优化工艺参数指标。SEM结果表明，经过偶联剂处理的玻璃纤维的表面不再光洁，纤维表面有附着物，从而使纤维在双环戊二烯(DCPD)的分散效果得到明显改善。分析复合材料的机械力学性能可知：复合材料的机械力学性能随玻璃纤维质量分数的增加而变大。不同长度的玻璃纤维增强复合材料之间的力学性能亦不同；其中，经过偶联剂处理后的玻璃纤维及玻璃纤维织物增强的PDCPD复合材料力学性能最好；当玻璃纤维质量分数为2.0%时，复合材料各种力学性能表现最好；经过偶联剂处理后的玻璃纤维织物德质量分数为27.7%时所制备的结构复合材料的力学性能最好；三元复合材料的综合性能在丁苯橡胶质量分数为1.5%时达到最佳。结合工厂的实际生产状况，探索出了适合工业化生产玻璃纤维增强PDCPD复合材料的生产工艺及配方：其中DCPD：钨(W)：烷基铝的物质的量之比为1050:1:20，超低压氮（NLL）压力：0.2-0.4MPa，搅拌器转速200-350r/min，物料温度在35-40℃，反应器压力保持在0.1MPa以上；生产原料需在无水、无氧的条件下加入。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-20
  1.1 玻璃纤维增强复合材料的研究进展  9-15
    1.1.1 玻璃纤维简介  9-10
    1.1.2 玻璃纤维表面改性  10-14
    1.1.3 玻璃纤维增强复合材料  14-15
  1.2 纤维增强 PDCPD 复合材料的研究进展  15-18
    1.2.1 DCPD 和 PDCPD 简介  15-16
    1.2.2 碳纤维增强 PDCPD 复合材料  16-17
    1.2.3 聚乙烯纤维增强 PDCPD 复合材料  17
    1.2.4 芳纶纤维增强 PDCPD 复合材料  17-18
    1.2.5 碳纳米管增强 PDPCD 复合材料  18
  1.3 RIM 成型技术  18-19
  1.4 课题的研究内容和选题意义  19-20
    1.4.1 研究内容  19
    1.4.2 选题意义  19-20
第2章实验部分  20-28
  2.1 实验原料  20
  2.2 实验仪器  20-21
  2.3 溶剂的预处理和催化剂的制备  21-22
    2.3.1 甲苯纯化  21
    2.3.2 烷基铝助催化剂的制备  21
    2.3.3 钨系催化剂的制备  21-22
  2.4 玻璃纤维表面处理  22-23
    2.4.1 高温处理  22
    2.4.2 酸碱刻蚀处理  22
    2.4.3 硅烷偶联剂处理  22-23
  2.5 玻璃纤维布的处理  23
    2.5.1 酸碱刻蚀处理  23
    2.5.2 硅烷偶联剂改性  23
  2.6 复合材料的制备  23-24
    2.6.1 玻璃纤维/PDCPD 复合材料的制备  23
    2.6.2 玻璃纤维/非极性弹性体/PDCPD 复合材料的制备  23-24
    2.6.3 玻璃纤维织物/PDCPD 复合材料的制备  24
    2.6.4 玻璃纤维织物含量的计算方法  24
  2.7 表征与测试  24-28
    2.7.1 红外光谱的表征  24
    2.7.2 扫描电子显微镜观察  24-25
    2.7.3 拉伸性能测试  25
    2.7.4 冲击性能测试  25-26
    2.7.5 弯曲性能测试  26
    2.7.6 邵氏硬度测试  26-28
第3章结果与讨论  28-55
  3.1 催化剂活性的测试  28-31
    3.1.1 催化活性机理  28
    3.1.2 助催化剂用量对反应速率的影响  28-29
    3.1.3 主催化剂用量对反应速率的影响  29-31
    3.1.4 物料初始温度对反应速率的影响  31
  3.2 玻璃纤维表面处理  31-34
    3.2.1 玻璃纤维的沉降  31-33
    3.2.2 玻璃纤维的红外光谱图  33-34
  3.3 玻璃纤维表面处理  34-43
    3.3.1 玻璃纤维对复合材料拉伸性能的影响  34-37
    3.3.2 玻璃纤维对复合材料冲击性能的影响  37-39
    3.3.3 玻璃纤维对复合材料弯曲性能的影响  39-42
    3.3.4 小结  42-43
  3.4 玻璃纤维添加量对复合材料硬度的影响  43-44
  3.5 玻璃纤维表面及基体中界面形貌  44-47
  3.6 玻璃纤维/SBR/PDCPD 三元复合材料  47-49
    3.6.1 SBR 质量分数变化对复合材料拉伸性能的影响  47-48
    3.6.2 SBR 质量分数变化对复合材料冲击性能的影响  48-49
    3.6.3 SBR 质量分数变化对复合材料弯曲性能的影响  49
  3.7 玻璃纤维织物/PDCPD 复合材料的力学性能  49-52
    3.7.1 玻璃纤维织物/PDCPD  49-50
    3.7.2 玻璃纤维织物复合材料拉伸性能  50-51
    3.7.3 璃纤维织物/PDCPD 复合材料的冲击性能  51-52
  3.8 中试实验  52-55
第4章结论与创新  55-57
  4.1 结论  55
  4.2 创新点  55-56
  4.3 研究与展望  56-57
参考文献  57-62
缩略语词汇表  62-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间的研究成果  64

玻璃纤维/PDCPD增强复合材料制备及性能研究

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