超声振动对不同含量碳纤维增强聚丙烯制件性能的影响

利用超声辅助振动注塑模具,针对3种不同质量分数(10%,15%和20%)的碳纤维增强聚丙烯(CFPP)复合材料,进行了底部带有标准拉伸试样的壳体制件的成型实验。借助X射线衍射、扫描电镜等观测分析及拉伸性能测试,研究了超声振动外场作用下,不同碳纤维含量的制件内部结晶度及凝聚态结构中碳纤维的空间形态,以及碳纤维与基体接触界面的结合强度对制件力学性能的影响。结果表明,在CFPP制件注塑成型的填充流动阶段施加600W功率的超声振动,上述不同碳纤维含量的制件结晶度分别提高了4.4%,7.4%和9.8%,纤维取向程度分别提高了5.2%,9.7%和3.5%,纤维与基体的结合强度分别提高了32.5%,12.7%和12.6%,最终使得制件的拉伸强度相比于未施加超声振动时分别提高了6.9%,6.2%和10.4%;但超声功率高达到900W时,结晶度和纤维与基体的结合强度有所下降,导致制件拉伸强度有所降低。

碳纤维增强聚丙烯复合材料管件“成形-弯曲”耦合数值模型

当前复合材料车身零部件在研发过程中依然面临着制造工艺与结构性能孤立分析的难题,开发平纹织物纤维增强热塑性复合材料(WFRTPs)的“成形-性能”耦合数值模型,对于促进WFRTPs在新能源汽车领域的产业化应用意义重大。本文通过热模压工艺制备了两种不同纤维夹角的碳纤维增强聚丙烯(CF/PP)薄壁管件,并对CF/PP预浸料和CF/PP层合板进行了准静态偏轴拉伸实验,对CF/PP管件进行了准静态弯曲测试,实验结果表明,由成形工艺引发的织物纤维夹角增加将导致CF/PP层合板剪切强度降低和失效应变增加,进一步造成CF/PP管件在弯曲工况下峰值载荷减小和失效位移增加。开发了CF/PP预浸料的次弹性成形本构模型、层合板的渐进损伤弯曲本构模型以及管件的“成形-弯曲”耦合本构模型并验证了上述本构模型的准确性,仿真结果表明,在压边力约束下制备的非正交CF/PP管件的剪切塑性应变比无压边力制备的正交试样高69%,纤维夹角的增加将显著增加CF/PP材料的塑性剪切应变,进而导致非正交CF/PP管件的弯曲失效位移显著增加。

聚丙烯酸长碳链酯乳液碳纤维上浆剂的制备及性能研究

本文通过探究用带有不同长碳侧链的丙烯酸酯的聚合物乳液,将该乳液对碳纤维进行上浆处理,制备碳纤维增强聚丙烯复合材料。用红外光谱图分析、扫描电镜、冲击试验机来表征复合材料的力学性能。研究表明,上浆除了能够提升碳纤维与聚丙烯之间的粘接能力。随着上浆剂侧链的生长,CFRPs的冲击强度先增加后降低,CFRPs的缺口冲击强度逐渐降低。