浸渍方式对纤维增强聚酰胺6复合材料真空袋压成型工艺及性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.09.001

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (9): 1-6.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.09.001

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浸渍方式对纤维增强聚酰胺6复合材料真空袋压成型工艺及性能的影响

贾明印(), 董贤文, 王佳明, 陈轲

北京化工大学，塑料机械及塑料工程研究所，北京 100029

收稿日期:2022-04-02 出版日期:2022-09-26 发布日期:2022-09-26
作者简介:贾明印（1979—），男，副研究员，主要从事高分子复合材料成型技术与装备研究，jiamy@mail.buct.edu.cn

Effect of impregnation method on vacuum bag press molding process and properties of polyamide 6 composites

JIA Mingyin(), DONG Xianwen, WANG Jiaming, CHEN Ke

Institute of Plastics Machinery and Plastics Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2022-04-02 Online:2022-09-26 Published:2022-09-26

摘要/Abstract

摘要：

利用己内酰胺的阴离子聚合，采用真空袋压成型（VBPM）法制备了玻璃纤维（GF）增强聚酰胺6 （PA6/GF）复合材料，通过自行搭建的连续纤维增强聚酰胺6反应注射VBPM实验平台，考察了浸渍方式等参数对复合材料单体转化率、结晶度、力学性能的影响。结果表明，用等温浸渍制得的复合材料结晶度高，且内部均匀性较好；与等温浸渍相比，非等温浸渍制得的复合材料整体反应转化率和力学性能较高；非等温浸渍制得的复合材料出口的弯曲强度和剪切强度比入口分别提高了10 %~13 %和11 %~16 %，弯曲强度在150 ℃出口处达到最大值273.65 MPa，剪切强度在170 ℃出口处时达到最大值47.32 MPa。

关键词: 真空袋压成型, 聚酰胺6, 纤维, 增强, 复合材料, 浸渍方式

Abstract:

In this paper， glass fiber reinforced polyamide 6 （PA6/GF） composites were prepared through anionic polymeri⁃zation of caprolactam and vacuum⁃bag press molding （VBPM）. The effects of parameters such as curing temperature and impregnation method on the monomer conversion， crystallinity， and mechanical properties of the composites were investigated using continuous fiber⁃reinforced polyamide 6 reactive injection as a self⁃built VBPM experimental platform. The results indicated that the composites fabricated by isothermal impregnation had a high degree crystallinity and good internal homogeneity. Compared to the isothermal impregnation， the non⁃isothermal impregnation promoted higher overall reaction conversion and better mechanical performance for the fabricated composites. Through the non⁃isothermal impregnation， the composites obtained at the outlet achieved an increase in bending and shear strength by 10 %~13 % and 11 %~16 % than that at the inlet， respectively. The bending strength of the composites obtained at the outlet reached a maximum value of 273.65 MPa at 150 ºC， and their maximum shear strength reached 47.32 MPa at 170 ºC.

Key words: vacuum?bag press molding, polyamide 6, fiber, reinforcement, composite, impregnation method

中图分类号:

TQ320.66

贾明印, 董贤文, 王佳明, 陈轲. 浸渍方式对纤维增强聚酰胺6复合材料真空袋压成型工艺及性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 1-6.

JIA Mingyin, DONG Xianwen, WANG Jiaming, CHEN Ke. Effect of impregnation method on vacuum bag press molding process and properties of polyamide 6 composites[J]. China Plastics, 2022, 36(9): 1-6.

图/表 8

图1 VBPM实验装置示意图

Fig.1 Schematic diagram of VBPM experimental setup

图2 等温和非等温浸渍方式示意图

Fig.2 Schematic diagram of the isothermal and non⁃isothermal impregnation methods

图3 等温和非等温浸渍方式下PA6/GF复合材料出/入口处的表观品质

Fig.3 Surface quality of PA6/GF composite at exit and entrance with the isothermal and non⁃isothermal impregnation methods

浸渍方式	GF含量/%		密度/ $k g ∙ m - 3$		孔隙率/%
浸渍方式	入口	出口	入口	出口	入口	出口
非等温浸渍	70.37	73.08	1 787.69	1 849.32	1.427	0.796
等温浸渍	69.86	72.54	1 776.83	1 841.03	0.709	0.672

浸渍方式	GF含量/%		密度/ $k g ∙ m - 3$		孔隙率/%
浸渍方式	入口	出口	入口	出口	入口	出口
非等温浸渍	70.37	73.08	1 787.69	1 849.32	1.427	0.796
等温浸渍	69.86	72.54	1 776.83	1 841.03	0.709	0.672

表1 浸渍方式对PA6/GF复合材料出/入口处性能的影响

Tab. 1 Effect of impregnation method on properties at the exit and entrance of PA6/GF composites

表1 浸渍方式对PA6/GF复合材料出/入口处性能的影响

Tab. 1 Effect of impregnation method on properties at the exit and entrance of PA6/GF composites

图4 150 ℃固化温度条件下等温及非等温浸渍方式制备PA6/GF复合材料出/入口处DSC和XRD曲线

Fig.4 DSC and XRD curves for the exit and entrance of PA6/GF composites by the isothermal and non⁃isothermal impregnation methods at 150 ℃ curing temperature

图5 浸渍方式对PA6/GF复合材料出/入口处反应转化率的影响

Fig.5 Effect of impregnation method on the reaction conversion at the exit and entrance of PA6/GF composites

图6 浸渍方式对PA6/GF复合材料出/入口处力学性能的影响

Fig.6 Effect of impregnation method on the mechanical properties of PA6/GF composites at the exit and entrance

图7 170 ℃固化温度条件下两种浸渍方式制备PA6/GF复合材料出/入口处的SEM图像

Fig.7 SEM images of the microscopic morphology at the exit and entrance of PA6/GF composites with both impregnation methods at 170 ℃ curing temperature

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浸渍方式对纤维增强聚酰胺6复合材料真空袋压成型工艺及性能的影响

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