纤维对热塑性基体进行增强的复合材料现已被广泛应用于日常生活、交通运输、航空航天、建筑等领域。本文设计了一种纤维增强热塑性复合材料的高性能制备方法,并且对制备出的复合材料力学性能和其界面性能进行了研究。
为了使基体的流动性能够满足热塑性缠绕工艺的要求,在聚丙烯中加入了乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作为流动助剂。利用聚丙烯蜡作为溶剂,通过测试不同配比所制备复合材料的力学性能,确定了基体配比为PP:PP蜡:EVA=1:0.67:0.2。在复合材料制备过程中,加入力学性能较优的碳纤维后制备出的复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提升了35%、20%、15%,新制备方法较传统成型工艺所制备的GMT制品的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度提升了20%、25%、18%,验证了该制备方法所制备的纤维增强热塑性复合材料在力学性能上的优势。
使用马来酸酐对聚丙烯进行接枝改性,通过DSC测试,选取了最适合聚丙烯接枝反应的引发剂为过氧化二异丙苯(DCP),通过红外光谱发现改性之后的PP在1743cm-1处有了C=O的吸收峰,说明对PP进行改性获得了成功。改性后的PP结晶度下降,更利于复合材料的制备。测出改性后复合材料的层间剪切强度较改性前提高了20%。
使用KH-550硅烷偶联剂对碳纤维及玻璃纤维表面进行处理后,通过观察纤维表面的样貌变化,当处理时间为4h时,可以达到最佳处理效果。与处理前所制备的复合材料进行比较,得到玻璃纤维经过表面处理后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度提升了7%、8%、10%;碳纤维经过表面处理后,GMT制品的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度提升了9%、11%、11%。而改性之后,复合材料断面样貌的纤维表面有大量树脂粘附,并且纤维之间也有树脂对纤维进行粘连。