連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)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(nèi)外制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的主流技術(shù)之一，該工藝的主要難點(diǎn)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(shí)現(xiàn)纖維和樹脂之間的良好結(jié)合。為解決這一難題，國內(nèi)外針對(duì)該工藝的浸漬模擬和優(yōu)化進(jìn)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(rèn)為是實(shí)現(xiàn)熔體浸漬到纖維束中的關(guān)鍵區(qū)域，成了主要的研究熱點(diǎn)。但由于該區(qū)域的“黑匣子”特性，大部分研究更多的只是結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行間接的模擬研究，無法準(zhǔn)確描述該區(qū)域和纖維束浸

2、漬程度的關(guān)系。
　　本文利用實(shí)驗(yàn)室自行研發(fā)的輥系熔融浸漬設(shè)備，采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法(DOE)進(jìn)行連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料熔融浸漬工藝的初步工藝實(shí)驗(yàn)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(guān)系的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>　　將雷諾方程和達(dá)西定律相結(jié)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(jì)算了楔形區(qū)的壓力分布，并在此基礎(chǔ)上建立了楔形區(qū)熔體浸漬纖維束的效率評(píng)價(jià)體系，計(jì)算分析了主要工藝參

3、數(shù)對(duì)纖維束浸漬程度的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步深入分析了模具結(jié)構(gòu)參數(shù)和各項(xiàng)工藝參數(shù)對(duì)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(jié)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(nèi)熔體對(duì)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。<