连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的两步法缠绕成型

论文摘要

连续纤维增强热塑性复合材料的缠绕制品具有优异的性能,国外一些大公司和研究机构正在对它进行大力开发,而国内还少有涉及,因此研究连续纤维增强热塑性复合材料的缠绕成型工艺对促进其发展有重要意义。本文研究了连续玻璃纤维增强聚丙烯的两步法缠绕成型工艺：首先设计制造了缠绕速度为10m/min的预浸带缠绕成型设备；其次用丝带模拟预浸带缠绕制备出了环向缠绕管道,55°和75°缠绕角的螺旋缠绕管道,75°缠绕角的螺旋缠绕与环向螺旋结合的缠绕管道；最后以熔融浸渍法制备的预浸带为原料,通过两步法缠绕成型工艺制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯管材,采用正交试验研究了工艺条件对管壁层间剪切强度及管材树脂含量的影响。结果表明：提高芯模压力辊温度、热风枪温度、预热器温度,选择适中的压力辊压力,在层间剪切强度提高的同时,树脂含量下降。当芯模压力辊温度为160℃,热风枪温度为260℃,预热器温度为170℃,压力辊压力为0.15Mpa时,所制备管道的综合性能最好,其中层间剪切强度为20.47Mpa,树脂含量为45.58%；芯模压力辊温度对层间剪切强度的影响最大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国外研究现状
• 1.2.1 浸渍技术
• 1.2.2 预浸带缠绕/原位固结工艺进展
• 1.3 国内研究情况
• 1.4 纤维增强作用机理
• 1.5 预浸带缠绕成型机理
• 1.6 本文主要研究内容
• 第2章 预浸带缠绕成型设备的设计制造
• 2.1 总体设计和创新点
• 2.2 缠绕机设计
• 2.3 远红外烘道
• 2.3.1 远红外烘道的功率计算
• 2.3.2 远红外烘道长度的计算
• 2.3.3 远红外烘道的设计方案
• 2.4 摆动伸缩加热套管
• 2.5 热风枪和其固定机构
• 2.6 芯模压力辊加热
• 2.6.1 三种芯模加热方式
• 2.6.2 芯模压力辊导热油加热系统
• 2.7 压力辊加压装置
• 2.7.1 压力范围和气缸选择
• 2.7.2 压力辊加压装置设计
• 2.8 本章小结
• 第3章 管道的模拟缠绕
• 3.1 缠绕规律
• 3.1.1 环向缠绕
• 3.1.2 螺旋缠绕
• 3.2 环向缠绕管道的制备
• 3.3 螺旋缠绕管道的制备
• 3.3.1 不考虑回程段的螺旋缠绕
• 3.3.2 考虑回程段的螺旋缠绕
• 3.4 环向螺旋缠绕管道的制备
• 3.5 本章小结
• 第4章 连续玻璃纤维增强聚丙烯两步法缠绕管道的制备与性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 预浸带制备工艺
• 4.2.2 成型工艺
• 4.2.3 实验原料与主要设备
• 4.2.4 样条的制备
• 4.2.5 测试方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 探索实验
• 4.3.2 取样方式对层间剪切强度的影响
• 4.3.3 工艺条件对层间剪切强度和树脂含量的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望及后续工作
• 参考文献
• 致谢