聚乙烯纤维增强有机玻璃复合材料的制备与性能

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1、摘要用本体聚合的方法制备了有机玻璃预聚体，采用真空浸渍法获得了单相纤维增强有机玻璃复合材料和三维编织聚乙烯纤维增强复合材料，经过反复试验，确定其最佳工艺参数，测定并分析材料的各项性能及其影响因素。温度、引发剂含量等因素影响着有机玻璃本体聚合的过程。制各聚乙烯纤维增强有机玻璃复合材料的工艺：本体聚合水浴加热至90℃±2"C保温，采用真空浸渍法浇注后，在真空烘箱中保温16小时，升至i00℃后处理l小时，随炉冷却到室温。随着引发剂含量的增加，基体有机玻璃的聚合速率增大，分子量减小：温度在本体聚合中是个很重要的因素，聚合过程中要把温度控制在一

2、定的范围内。引发剂的含量影响着基体的力学性能，随着含量的增加，基体有机玻璃的弯曲强度逐渐下降，弯曲模量先增大后减小，其对基体冲击性能的影响不大。聚乙烯纤维经过络酸氧化处理后，表面的沟槽加深，粗糙度增加，含氧基团含量升高，表面活性得到较大提高，使基体与纤维之间的粘接力加强。随着纤维含量的增加(O一40％)，单向纤维增强复合材料的冲击性能、弯曲性能、剪切性能都呈增大趋势。三维编织纤维增强复合材料具有比单向纤维增强材料高的冲击韧性，但是弯曲性能不及单向纤维增强材料。纤维经过表面氧化处理后，复合材料的弯曲性能和剪切性能都有较大程度的提高，但是

3、冲击性能例外。孔隙率是影响复合材料力学性能的重要因素，材料在制备过程中尽量减少孔隙的存在。在水润滑状态下，载荷一定的条件下，单向纤维增强复合材料和三维编织纤维增强复合材料的摩擦系数和磨损量都随时间的增加而降低。基体、单向纤维增强复合材料、三维编织纤维增强复合材料的磨损量依次呈递减趋势，即：基体>单向纤维增强复合材料>三维编织纤维增强复合材料。关键词：复合材料；有机玻璃；聚乙烯纤维；氧化处理；真空浸渍法；力学性能；摩擦学性能AbstractABSTRACTPMMAprepolyrnerWaSpreparedbybulkpolymeriz

4、ation．PMMAreinforcedwithunidirectionallongPEfibres伊E#PMMA)and3D-braidedPEfibres(PE31ffPMMA)compositeswerepreparedbyvacuumimpregnationtechnique．111eoptimalprocessingparameterswereobtained．PropertiesofPMMA，PEt／PMMA，PE3I：dPMMAcompositesandfactorsaffectingthepropertiesweret

5、estedandanalyzed．TemperatureandcontentofinitiatorinfluencedtheprocessofPMMAbulkpolymerization．PolymerizationspeedofPI佃ⅥAenhancedwhilemolecularweightofPMMAminishedwithcontentofinitiatorincreaSed．Temperatureisveryimportantfactorduringthepolymerization，SOtemperatureshouldb

6、econtrolledinthespecialrange．Mechanicspropertieswasinfluencedbycontentofiultiator．WitlltheincreaSingofcontentofinitiator，bendingstrengthWaSfollowedbyareductionandbendingmodulushadapeal【value，buttheimpactpropertiesofPMMAWaSnotinfiuenced．ThegroovesonthesurfaceofPEfibreswe

7、redeeperandroughnessdegreeoffibresWaSaugmentedaftersurfaceexidationtreatment．InPEfibres，thecontentofcontained-oxygengroupincreased，allthosemadetheviscidityforcebetweenPEfibresandPMMAstrengthen．Impactstrength，bendingstrengthandshearstrengthWereenhanced、ⅣitllthecontentofP

8、Efibresincrea∞d(O—40％)．ImpactstrengthofPE3dPMMAcompositeswerehigherthanofPEt／PMMcomposites，butbendingstrengthW