基于应力诱导反应的gfhdpe复合材料增强机理研究及模拟分析

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1、西南交通大学硕士毕业论文第1页摘要本文采用在熔融挤出过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导法，引发高密度聚乙烯(HDPE)与马来酸酐(MAll)进行官能化反应，提高HDPE基体与短玻璃纤维增强相界面结合力，从而有效地提高了短玻璃纤维强化HDPE的综合力学性能。通过对所制备的试样的材料力学性能测试、化学分析、SEM形貌观察，深入研究了应力诱导作用强度对官能化产物接枝率及相关的纤维．基体界面结合强度的影响，揭示了提高螺杆转速对形成挤出型短纤维增强复合材料构件皮．芯结构及提高成型构件的弯曲、冲击力学性能的影响，芳应用商用软件Moldflow很好地模拟了拉伸过程的应力一应变曲线及

2、其应力、应变分布。研究结果显示：1．在290℃、纤维含量为30％的熔融挤出条件下，将双螺杆挤出机螺杆转速由100r／rain增加至800r／min后，所加入的2％的诱发剂中，其产物的接枝(嵌段)率由热引发时的O．14％提高至高剪切应力诱导时的0．77％，明显提高了产物的接枝(嵌段)率，非常有利于提高玻璃纤维与基体界面的结合力；2．利用高转速、高剪切应力诱导法，可使产物的熔体流动速率可达1．O～8．09／10min，在注塑过程中有利于形成皮．芯结构，这种结构非常有利于改善构件的抗拉伸、抗弯曲和抗冲击能力，尤其是抗弯曲和抗冲击能力(因为表面部分受到最大应力作用)，这个结果在所制备的试

3、样的弯曲和冲击力学性能测试中得到了很好的体现：皿PE／GF材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击韧性分别由21．43MPa、15．49MPa和12．82kJ／m2分别提高到30．18MPa、29．72MPa、19．12kJ／m2；3．应用商用Moldflow软件对拉伸试样进行了数值解析，模拟的结果与实测结果吻合良好，说明利用商用软件Moldflow可以对纤维增强复合材料进行从／jn-r工艺到综合力学性能的设计，这样有时可以减少试验的次数，降低成本。西南交通大学硕士毕业论文第1I页该研究对于合理设计螺杆挤出型短纤维复合材料构件、选择合适的挤出工艺参数等具有实际的指导意义。关键词：高密度

4、聚乙烯：短纤维增强复合材料：应力诱导反应马来酸酐：力学性能西南交通大学硕士毕业论文第m页ABSTRACT砸sthesisadoptedhi曲sheafingstress·inducedway,byimprovingtherotatingspeedofthetwinscrewextruderduringmeltingextrusion,toinduceHDPEandMAHfunctionaliza矗onreactionandtoincrease血einterfaceadhesionbetweentheI-IDPEmarxandshortG零strengthenphase，hence

5、increasingtheintegrativemechanicalpropertiesoftheI-IDPEintensifiedbyshortGFeffectively．Bymechanicalpropertiestesting,chemicalanalysisandSEManalyzing，researchdeeplyOntheinfluencesofthefunetionalizationproductsgraftingandrelationalbindingintensitybetweenthematrixandfiberinterfacebystress-induce

6、dintensity,disclosuretheinfluencesontheformationoftheskin—corestructureinthecompositessampless_lrengthenedbyextrudingshortfiberandtheincreasingbending，ballisticmechanicalpropertiesoftheconfectiortingcomponentbyincreasingthescrewrotation，simulatethestress—straincurveanddistributingwellusingMol

7、dflowsotfI’ccare．Theresultsshowthat：1：IntheconditionofthefibercontentWas30％intheoourseofmeltingextrusionat290℃．therotatespeedoftheSere月Vincreasingfrom100r／rainto800r／rain．acceding2％initiator,thegraftingdegreeoftheproductshasimprovedfromtheO．1