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热塑性复合材料湿法浸渍过程中纤维的分散及其评价

蒋海鹏  
【摘要】:纤维增强热塑性复合材料具有质轻、高强、可循环利用等优点而被广泛使用,但纤维在树脂基体中的分散情况会影响材料最终的性能。 本文通过自行设计的搅拌设备,用湿法制备了纤维增强聚丙烯复合材料,将一定长度的纤维在搅拌槽中搅拌分散后,采用模压工艺将其制成板材,考察了纤维在材料中的分散情况。影响分散情况的因素包括:纤维的长度、纤维的含量、搅拌时间、辅助方法等,并对材料的力学性能、电性能、吸水率进行了测定分析。对分形进行了一些基础的研究推导,探讨了分形在评价纤维分散中的应用。 研究发现:纤维含量在1%~5%之间变化对材料的力学性能影响不大;当纤维长度为3mm时,材料的电阻率在纤维含量3%~4%之间出现渗流阀值;纤维越长,纤维的含量越高,纤维的分散性越差;增加搅拌时间可以改善纤维的分散性,当时间超过9min后,影响变得不明显。 分形维数采用盒维数法进行计算,结果表明,3mm长度的碳纤维,在超声波作用下搅拌10min,得到的最大的盒维数1.88。搅拌时间、纤维含量、纤维长度、辅助方法等对分形维数的影响趋势与对电阻率的影响趋势相似:纤维越长,纤维的含量越高,分形维数越小;搅拌时间越长,分形维数越大。


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