srim工艺与制品性能研究

《srim工艺与制品性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、武汉理工大学博士学位论文摘要反应注射成型(Reactioninjectionmolding，简称对M)是20世纪70年代初在聚合物加工领域中发展起来的一种新型成型技术，具有生产效率高、能耗低，设备投资小等优点，但因其制件的收缩率较高、热膨胀系数较大等缺点，限制了其应用范围。结构反应注射成型(Structuralreactioninjectionmolding，简称SRIM)技术保持了黜M技术的优点，显著降低了制件的收缩率和热膨胀系数，提高了制件的尺寸稳定性能，同时大幅提高了制件的机械性能，可作为结构

2、件使用。国外对SRIM技术的研究开发比较成熟，已经实现了一定程度的产业化，但是有关SRIM工艺及其对制件的微观形态和性能的影响等基础研究报道较少。本文在国家863计划项目(2001AA335020)的资助下，综合运用DMTA、DSC、TG、SEM、TEM、Confocal—LSM以及绝热温升等多种手段系统研究了SRIM制件的材料体系、工艺参数、以及SRIM制件的形态和性能，建立了PU类复合材料的工艺、形态和性能的关系，取得了如下成果：(1)实验研究了工艺参数(纤维质量分数和注射压力等)和测试方法对C

3、SM渗透率的影响规律。综合SRIM工艺和材料的性能确定了SRIM技术的材料体系，为后面的研究奠定基础。(2)采用绝热温升建立了聚合时的反应动力学模型和粘度模型，采用非线性优化方法求解了模型中参数的数值解。该模型可以准确预测聚合时体系的温度、异氰酸酯转化率和体系粘度随时间的变化规律，以及充模时注射口处的压力变化规律，充模和固化过程中模腔内的温度变化。(3)深入研究了三个重要工艺参数(模具温度、物料初始温度和增强材料)对体系流变性能、制件的微观形态和力学性能的影响规律。研究结果表明模具温度为80℃，物料

4、初始温度为50℃时，体系混合良好，形成了较好的微相分离结构，制件的力学性能较好。TG研究结果表明增强材料表面含有一定的水分，在使用前应预处理，以尽可能的除去增强材料所含的水分，减少与异氰酸酯反应放出二氧化碳在制件中形成的气泡，提高制件的力学性能。(4)借助Confocal．LSM研究了SRIM制件的表面形态，提出了改善表面性能的方法一选择适当的无纺织物作为附加表层或者在增强材料浸渍后实施局部保压。结果表明：两种不同无纺织物组合的形式对SRIM制件表面性能的改善作用优于单一无纺织物，使用无纺织物B和C

5、组合的形式能最大程度的改善SRIM制武汉理工大学博士学位论文件的表面性能。压力保持在8．0MPa，结合采用无纺织物B和C组合时，采用Confocal·LSM对制件表面形态的研究结果表明制件的表面性能较好。(5)采用DMTA首次表征了增强材料对SRIM制件的基体微观形态的影响规律。当增强材料CSM的质量分数为38．9％时，软硬段的玻璃化转变温度分别从．27℃和146℃改变为．19℃和154℃。加入增强材料提高了SRIM制件的尺寸稳定性，当CSM含量为38．9％时，SRIM制件的线收缩率仅为8．0x10

6、‘4cm／cm，热下垂仅为0．1mm，平均线膨胀系数为13x10"6／'C，接近钢制制件的水平(12×10’℃)，可解决与机械构件如钢制仪表盘骨架装配时的匹配问题。(6)综合运用DMTA、DSC、SEM、TEM和力学性能测试等多种手段研究了热处理和硬段结构对制件微观形态的影响规律，结果表明：热处理使材料内部更加趋于热力学平衡状态，微相分离更完全。热处理温度保持为120℃，延长热处理时间，材料的微相分离程度得到改善，力学性能得到提高，热处理时间为4h时微相分离程度最好，力学性能最佳；进一步延长热处理时

7、间，微相分离程度和力学性能都呈下降趋势。热处理时间保持为4h，热处理温度太低时试样的微相分离结构不明显，提高热处理温度可以改善微相分离程度，提高力学性能。材料经120℃热处理后制件形成了良好的微相分离结构，材料的综合性能最好。进一步提高热处理温度到140℃时，软硬段间发生了一定程度的微相混合，力学性能下降。MDIPA与异氰酸酯的扩链反应速率与异氰酸酯的三聚反应速率相近，采用MDIPA扩链时形成了共聚物球形颗粒；DETDA与异氰酸酯的扩链反应速率比MDIPA的扩链速率快得多，采用DETDA扩链时仅形成

8、了微相分离的结构，没有形成共聚物球形颗粒。(7)分别采用双悬臂梁试样和端部弯曲试样测试了SRIM制件的I、II型层间断裂性能。SRIM制件的G肌是G。。的2--3倍，均比单向碳纤维增强环氧复合材料的高一个数量级。SRIM制件的力一位移曲线和R曲线反映出基体的韧性性能，不同于脆性的环氧基体。纤维桥接导致了SRIM制件的G。。值呈现较大的变化，且大大高于纯树脂的G。。值。混杂复合材料对比实验验证了纤维桥接的存在及影响。研究了初始裂纹长度对G。。值分散性的影响，借助SEM研