长玻纤增强复合材料老化研究进展及防老化研究

综述了以热塑性材料为基体树脂的长玻纤增强复合材料结构分析,阐述了长玻纤增强热塑性复合材料在湿热、热氧、光氧条件下有可能的老化机理。最后提出了几点长玻纤增强热塑性复合材料防老化的建议措施。

复合材料尾门结构的拓扑 参数一体化轻量化设计

以某新能源车型的尾门为研究对象,结合注塑长玻纤增强复合材料,提出了一种结构拓扑参数一体化轻量化设计方法,并为尾门性能仿真和优化设计分别建立了联合仿真和常规仿真模型,提高了仿真精度和优化效率。首先,基于常规仿真模型通过三步式结构概念设计优化并重新设计了复合材料尾门结构。然后,建立了用于后续多目标优化的联合仿真模型,并通过样件试制和性能试验进行了验证。最后,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对尾门的筋条厚度、关键位置厚度、截面尺寸进行了详细优化。优化后的复合材料尾门质量比原钢制尾门减小了27.2%,同时尾门扭转刚度、横向刚度、弯曲刚度及自由模态满足应用要求。

长玻纤增强聚丙烯复合材料注塑成型工艺优化

通过熔融浸渍包覆工艺,制备玻纤含量为40%的长玻纤增强聚丙烯复合材料(LGFRPP)粒料,选择注塑温度、注射压力以及注射速率作为试验的3个因子,将拉伸强度、弯曲强度及冲击强度作为评价指标,利用正交实验设计的方法对LGFRPP的注塑成型工艺进行了优化研究,研究了各注塑工艺对力学性能的影响,得到最佳注塑成型条件。研究结果表明,对拉伸性能影响最显著的是注射速率,对弯曲性能影响最显著的是注塑温度,对冲击强度影响最显著的是注射压力;采用综合平衡原则,结合拉伸、弯曲和冲击性能,得到含量为40%的LGFRPP复合材料的最佳注塑成型条件为注塑温度250℃,注射压力40 MPa,注射速度60%。在最佳工艺条件下,材料的拉伸强度为132. 02 MPa,弯曲强度为200. 38 MPa,冲击强度为59. 34 k J/m2。

长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备及力学性能

使用熔融浸渍法制备了长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(LFTPP–G),研究了不同纤维含量、不同牵引速度及不同相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明,玻璃纤维在复合材料体系中起增强增韧作用,复合材料力学性能随纤维含量增加而升高;提高牵引速度可以提高生产效率,但复合材料的力学性能及纤维分散性能随之降低;相容剂PP-g-MAH的加入改善了玻璃纤维与树脂的界面结合。当使用自制的浸渍装置且玻璃纤维质量分数为50%、牵引速度为30 m/min、相容剂PP-g-MAH质量分数2%时,制得LFTPP–G具有较好的综合力学性能,其缺口冲击强度相较于纯聚丙烯树脂提高了1323%。

硅胶与膨胀型阻燃剂复配阻燃LGF/PP复合材料的性能研究

研究硅胶(SG)作为协效剂与IFR协同阻燃LGF/PP复合材料的性能。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热仪(CONE)、热重分析法(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能等测试表征LGF/PP/IFR/SG阻燃复合体系的性能。结果表明:当硅胶用量为2%时,阻燃复合材料的LOI为29.4%,且燃烧等级达到V-0级;CONE测试结果表明LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料具有较好的热稳定性,且产生致密均匀的炭层;并研究硅胶用量对复合材料力学性能的影响。

LGFPP/IFR/SP阻燃复合材料的协同阻燃机理

以海泡石(SP)作为协效剂,研究SP与膨胀型阻燃剂(IFR)协同阻燃LGFPP复合材料的性能。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TG)等表征LGFPP/IFR/SP复合材料的协同阻燃性能及协效机理。结果表明:随着SP协效剂用量增加,LGFPP/IFR/SP复合材料的LOI呈先增加后降低的趋势,当SP用量为1%时,复合材料的LOI为29.3%,燃烧等级达到V-0级;Ozawa法计算得到复合材料的活化能随着失重率的增大而增大;在LGFPP/IFR/SP阻燃协效体系中,海泡石主要为化学协效阻燃机理。

汽车前地板后本体复合模压成形工艺

针对汽车前地板后本体在线复合模压成形工艺,探究采用螺杆机混合浸润挤出的LFT-D高温坯料与单向碳纤维预浸料增强片的多元复合模压过程,通过正交实验法,研究复合模压成形的主要工艺参数(入模料温、模压压力、合模速度和保压时间等)对成形缺陷的影响,结合力学性能实验进行筛选,确定出了优化后的成形工艺组合参数为:单向碳纤维预浸料增强片的入模料温为100℃、模压压力为5000 kN、合模速度为10 mm·s^-1、保压时间为40 s。将有单向碳纤维预浸料增强片与无增强片的前地板后本体产品进行对比,在相同测试条件下进行冲击和拉伸力学性能实验,结果表明,1.3 mm的单向碳纤维预浸料增强片可以将厚度为2 mm的LFT-D产品的纵向抗拉强度和冲击韧性提高7~8倍。