連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料浸漬模擬及優(yōu)化研究.pdf

1、熔融浸漬工藝是目前國內外制備連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料的主流技術之一，該工藝的主要難點在于如何使高黏度的樹脂熔體能夠很好的浸潤到纖維表面，實現(xiàn)纖維和樹脂之間的良好結合。為解決這一難題，國內外針對該工藝的浸漬模擬和優(yōu)化進行了大量的研究，其中，纖維束和浸漬輥之間的楔形區(qū)被公認為是實現(xiàn)熔體浸漬到纖維束中的關鍵區(qū)域，成了主要的研究熱點。但由于該區(qū)域的“黑匣子”特性，大部分研究更多的只是結合經(jīng)驗公式進行間接的模擬研究，無法準確描述該區(qū)域和纖維束浸

2、漬程度的關系。
　　本文利用實驗室自行研發(fā)的輥系熔融浸漬設備，采用實驗設計方法(DOE)進行連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯復合材料熔融浸漬工藝的初步工藝實驗研究，建立主要工藝參數(shù)（加工溫度、牽引速度、浸漬輥數(shù)）和浸漬程度關系的經(jīng)驗模型。
　　將雷諾方程和達西定律相結合，建立了楔形區(qū)熔體壓力與浸漬工藝參數(shù)之間的理論模型，采用有限差分法理論計算了楔形區(qū)的壓力分布，并在此基礎上建立了楔形區(qū)熔體浸漬纖維束的效率評價體系，計算分析了主要工藝參

3、數(shù)對纖維束浸漬程度的影響規(guī)律，實驗結果驗證了理論計算模型的準確性。進一步深入分析了模具結構參數(shù)和各項工藝參數(shù)對楔形區(qū)纖維束浸漬效率及纖維束浸漬程度的影響規(guī)律。結果表明:牽引速度加快，熔體黏度升高、浸漬輥半徑減小，楔形區(qū)內熔體對纖維束的浸漬效率降低;纖維束的浸漬程度隨著牽引速度的降低，加工溫度的升高，浸漬輥數(shù)的增加而增大;浸漬輥半徑增大，輥間距減小可以增大纖維束和浸漬輥之間的包覆角，使纖維束分散展寬變大，從而有利于提升纖維束的浸漬程度。<