長玻璃纖維增強聚碳酸酯-聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料技術(shù)的研究.pdf

1、連續(xù)長纖維增強熱塑性樹脂(LFT)是近年來快速發(fā)展的一項制備高性能復(fù)合材料的技術(shù)，本課題采用熔融擠出和熔融浸漬一體化的方法制備了連續(xù)長纖維增強聚碳酸酯(PC)/聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)復(fù)合材料，并對其熱力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)進行了分析與研究。力學(xué)性能分析表明經(jīng)過纖維增強的復(fù)合材料其拉伸強度，彎曲強度和模量，沖擊強度都得到了非常大的提升，取得這么明顯的增強效果是因為經(jīng)過注塑后的LFT復(fù)合材料的纖維殘留長度保持在一個較高的水平，遠遠大于短

2、纖維增強復(fù)合材料的纖維殘留長度，這樣可以充分發(fā)揮增強纖維的優(yōu)勢。沖擊性能的提高是因為加入玻纖后，纖維的拔出和斷裂分散了沖擊時因載荷而產(chǎn)生的能量。掃描電子顯微鏡(SEM)的圖像清晰的展現(xiàn)了材料的沖擊和拉伸斷面上纖維的拔出和斷裂現(xiàn)象，而前者占據(jù)了主要部分。另外，通過纖維的粗糙表面可以推斷出基體和纖維之間良好的粘結(jié)性，這樣因纖維和基體之間發(fā)生剝離現(xiàn)象分散一部分能量從而進一步提高了材料的力學(xué)性能。對纖維增強復(fù)合材料來說，纖維殘留長度是其非常重要

3、的一個指標，本文對不同纖維含量和不同PC/PBT配比的殘留長度做了分析，結(jié)果顯示，LFT復(fù)合材料的平均殘留長度在2～3 mm之間，而經(jīng)過計算的臨界纖維長度大概在0.618～0.674 mm范圍內(nèi)，因纖維長度遠遠大于臨界長度其性能優(yōu)勢可以得到充分的發(fā)揮。另外，殘留長度隨著纖維含量和PC的增加而有略微的降低。DSC對復(fù)合材料的結(jié)晶行為作了研究，結(jié)果顯示，PC的加入阻礙了PBT分子鏈的自由運動導(dǎo)致其結(jié)晶溫度和結(jié)晶度有所下降，而玻璃纖維的加入作

4、為成核劑則提高了PBT的結(jié)晶度，改善了其結(jié)晶性能。高溫下材料承受一定載荷的能力是材料非常重要的工程指標，本課題對復(fù)合材料的熱變形溫度的分析結(jié)果顯示，PC和玻纖的加入都會提高PBT的HDT，但PC對HDT的影響性能十分微小，而玻纖的加入大大改善了材料的HDT，加入40 wt％的玻纖時，材料的HDT將近提高了4倍，可以在200℃的環(huán)境下保持力學(xué)性能的穩(wěn)定。動態(tài)熱機械分析(DMA)結(jié)果顯示，玻纖的加入大大提高了PC/PBT合金的儲能模量的同時