原位光聚合制備PMMA-連續(xù)纖維復(fù)合材料.pdf

1、目前連續(xù)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料主要為熱固性樹脂基復(fù)合材料，大規(guī)模擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)存在著韌性差、加工成型周期長(zhǎng)、成本高以及難修理難回收等問題。近年來，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料由于加工成型周期較短而逐漸引起了人們的重視。但熱塑性樹脂具有較高的粘度，造成其對(duì)纖維的浸漬性差，成為阻礙熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合材料發(fā)展的主要技術(shù)壁壘。本論文嘗試?yán)迷蛔贤夤猓║V）聚合、復(fù)合的方法制備聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/連續(xù)纖維復(fù)合材料，通過單體完全浸

2、漬連續(xù)纖維、原位快速UV光聚合來克服PMMA樹脂對(duì)連續(xù)纖維浸漬困難的技術(shù)難題。
　　論文第二章對(duì)甲基丙烯酸甲酯（MMA）的光聚合進(jìn)行了研究。首先探討了在開放體系中光引發(fā)劑種類、濃度、光照強(qiáng)度對(duì)光聚合硬化時(shí)間、產(chǎn)率的影響。研究發(fā)現(xiàn)在相同的UV光照強(qiáng)度下，隨著光引發(fā)劑濃度的升高，硬化時(shí)間縮短，聚合物產(chǎn)率提高；在相同的光引發(fā)劑濃度下，隨著光照強(qiáng)度的增加硬化時(shí)間縮短，但光強(qiáng)對(duì)產(chǎn)率影響不大。與此同時(shí)，通過在MMA單體中添加PMMA樹脂提升光

3、聚合體系的初始粘度，考察了體系初始粘度對(duì)MMA單體光聚合的影響。結(jié)果表明，體系初始粘度的增加有利于加快光聚合速度以及提高產(chǎn)率，其可能原因?yàn)轶w系粘度的增加阻礙了氧氣的擴(kuò)散，減弱了氧氣的阻聚作用。其后檢討了密閉條件下的光聚合。相對(duì)于開放體系，密閉條件下由于MMA單體避免了在紫外燈風(fēng)扇氣流下的揮發(fā)，聚合物產(chǎn)率得到大幅提高（96%以上）。GPC測(cè)試結(jié)果表明，光聚合產(chǎn)物的重均分子量Mw介于1.20×105與2.23×105之間。Mw隨著光引發(fā)劑濃

4、度的增加而降低，但對(duì)UV光強(qiáng)不敏感。
　　第三章利用原位光聚合、原位復(fù)合的方法制備了PMMA/連續(xù)玻璃纖維復(fù)合材料，同時(shí)探討了各工藝條件的影響。結(jié)果表明利用原位光聚合可以一次光照制備具有5層玻璃纖維布增強(qiáng)的PMMA復(fù)合材料。在相同的光照強(qiáng)度下，隨著玻璃纖維布層數(shù)的增加，硬化時(shí)間延長(zhǎng)、產(chǎn)率提高。在相同的玻璃纖維織物層數(shù)下，隨著光照強(qiáng)度的提高，硬化時(shí)間縮短。在初始單體中添加PMMA提高體系粘度同樣也可以縮短硬化時(shí)間。對(duì)復(fù)合材料拉伸性能

5、進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明在單體與聚合物質(zhì)量配比 MMA/PMMA=8/2的條件下，所得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到172±14 MPa。
　　第四章探討了原位光聚合法制備PMMA/連續(xù)碳纖維復(fù)合材料過程中的影響因素。與原位光聚合法制備PMMA玻璃纖維復(fù)合材料不同的是，由于碳纖維本身顏色為黑色，紫外光難于透過碳纖維，原位光聚合僅能制備單層碳纖維布復(fù)合材料。研究表明，在優(yōu)化聚合條件下單層碳纖維織布復(fù)合材料的硬化時(shí)間為8 min，經(jīng)熱壓所得復(fù)