[發明專利]連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料非等溫動力學模型的分析方法

在審

• 申請號: 201711077502.4
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107764853A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 楊旭靜;方文俊;韋凱;莫富灝;李茂君;肖志
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N25/14
• 分類號: G01N25/14
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙)11210
• 代理人: 羅莎

技術領域

本發明涉及連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料分析領域，具體涉及一種用于尋找適合于連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料的非等溫結晶動力學模型的分析方法。

背景技術

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料；各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。

熱塑性復合材料由于其快速的加工時間，耐化學腐蝕性，優異的沖擊性能和可回收性而對汽車工業具有吸引力。連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料是用于制造汽車、船舶、飛機等零部件最廣泛的熱塑性復合材料之一，與碳纖維或芳綸纖維相比，其具有高拉伸模量和相對較低的成本。汽車工業復合材料零部件以前主要以短玻璃纖維、長玻璃纖維或玻璃纖維氈為增強體，這些增強體所提供的力學性能有限，因此，連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料是一個新興和有希望的解決方案。為了對連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料熱模壓成型工藝提供理論指導，在進行成型工藝之前非常有必要進行連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料的非等溫結晶動力學研究。

為此，現需提供一種用于尋找適合于連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料的非等溫結晶動力學模型的分析方法。

發明內容

為此，本發明提供了一種用于尋找適合于連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料的非等溫結晶動力學模型的分析方法，其包括以下步驟：

步驟一、按預設升溫速率、預設降溫速率，在差示掃描量熱儀中獲得連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料的動力學參數，并獲得最快成核速率S_i和最小晶粒尺寸分布對應的冷卻速率α；其中，動力學參數包括起始結晶溫度T_o、最終結晶溫度Te、結晶峰溫T_p、成核速率S_i、半峰寬ΔW、結晶焓變ΔH_c；

步驟二、根據公式(一)計算溫度-相對結晶度函數X(T)，并通過公式(二)轉化為時間-相對結晶度函數X(t)，并獲得總結晶時間t_c和半結晶時間t_1/2，

t＝T_o-T/α (二)，

其中，總結晶時間t_c＝T_o-T/α，半結晶時間t_1/2半結晶為達到50％相對結晶度的時間；

步驟三、根據相對結晶度函數關系式，采用非等溫結晶動力學模型對連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料的結晶過程進行分析，并根據線性相關系數得出該非等溫結晶動力學模型是否適用于連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料。

非等溫結晶動力學模型包括Jeziorny模型、Ozawa模型、Mo’s模型和Caze模型。

步驟一中的升溫速率為2℃/min～60℃/min。

步驟一中的降溫速率為1℃/min～60℃/min。

降溫速率為1℃/min或2.5℃/min或5℃/min或10℃/min或20℃/min或30℃/min或40℃/min或60℃/min。

連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料設為連續玻璃纖維增強聚丙烯預浸帶。

步驟一中的最快成核速率、最小晶粒尺寸分布對應的冷卻速率分別為20℃/min、10℃/min。

連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料設為連續玻璃纖維/聚丙烯纖維混合紗。

步驟一中的最快成核速率、最小晶粒尺寸分布對應的冷卻速率分別為10℃/min、2.5℃/min。

連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料的非等溫動力學分析方法，根據如上所述的分析方法分析連續玻璃纖維/聚丙烯復合材料的非等溫結晶過程。

本發明相對于現有技術，具有如下優點之處：

在本發明中，首先是將連續玻璃纖維/連續玻璃纖維在差式掃描量熱儀中按照一定速率升溫、降溫，獲得動力學參數；接著計算溫度-相對結晶度函數，并轉化為時間-相對結晶度函數；最后根據相對結晶度函數關系式，采用非等溫結晶動力學模型對連續玻璃纖維/連續玻璃纖維的結晶過程進行分析，根據線性相關系數得出適用于連續玻璃纖維/連續玻璃纖維的非等溫結晶動力學模型，從而為實際熱模壓生產提供理論指導。

附圖說明