[发明专利]连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料非等温动力学模型的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料分析领域，具体涉及一种用于寻找适合于连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料的非等温结晶动力学模型的分析方法。

背景技术

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观(微观)上组成具有新性能的材料；各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

热塑性复合材料由于其快速的加工时间，耐化学腐蚀性，优异的冲击性能和可回收性而对汽车工业具有吸引力。连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料是用于制造汽车、船舶、飞机等零部件最广泛的热塑性复合材料之一，与碳纤维或芳纶纤维相比，其具有高拉伸模量和相对较低的成本。汽车工业复合材料零部件以前主要以短玻璃纤维、长玻璃纤维或玻璃纤维毡为增强体，这些增强体所提供的力学性能有限，因此，连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料是一个新兴和有希望的解决方案。为了对连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料热模压成型工艺提供理论指导，在进行成型工艺之前非常有必要进行连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料的非等温结晶动力学研究。

为此，现需提供一种用于寻找适合于连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料的非等温结晶动力学模型的分析方法。

发明内容

为此，本发明提供了一种用于寻找适合于连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料的非等温结晶动力学模型的分析方法，其包括以下步骤：

步骤一、按预设升温速率、预设降温速率，在差示扫描量热仪中获得连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料的动力学参数，并获得最快成核速率S_i和最小晶粒尺寸分布对应的冷却速率α；其中，动力学参数包括起始结晶温度T_o、最终结晶温度Te、结晶峰温T_p、成核速率S_i、半峰宽ΔW、结晶焓变ΔH_c；

步骤二、根据公式(一)计算温度-相对结晶度函数X(T)，并通过公式(二)转化为时间-相对结晶度函数X(t)，并获得总结晶时间t_c和半结晶时间t_1/2，

t＝T_o-T/α (二)，

其中，总结晶时间t_c＝T_o-T/α，半结晶时间t_1/2半结晶为达到50％相对结晶度的时间；

步骤三、根据相对结晶度函数关系式，采用非等温结晶动力学模型对连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料的结晶过程进行分析，并根据线性相关系数得出该非等温结晶动力学模型是否适用于连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料。

非等温结晶动力学模型包括Jeziorny模型、Ozawa模型、Mo’s模型和Caze模型。

步骤一中的升温速率为2℃/min～60℃/min。

步骤一中的降温速率为1℃/min～60℃/min。

降温速率为1℃/min或2.5℃/min或5℃/min或10℃/min或20℃/min或30℃/min或40℃/min或60℃/min。

连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料设为连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带。

步骤一中的最快成核速率、最小晶粒尺寸分布对应的冷却速率分别为20℃/min、10℃/min。

连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料设为连续玻璃纤维/聚丙烯纤维混合纱。

步骤一中的最快成核速率、最小晶粒尺寸分布对应的冷却速率分别为10℃/min、2.5℃/min。

连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料的非等温动力学分析方法，根据如上所述的分析方法分析连续玻璃纤维/聚丙烯复合材料的非等温结晶过程。

本发明相对于现有技术，具有如下优点之处：

在本发明中，首先是将连续玻璃纤维/连续玻璃纤维在差式扫描量热仪中按照一定速率升温、降温，获得动力学参数；接着计算温度-相对结晶度函数，并转化为时间-相对结晶度函数；最后根据相对结晶度函数关系式，采用非等温结晶动力学模型对连续玻璃纤维/连续玻璃纤维的结晶过程进行分析，根据线性相关系数得出适用于连续玻璃纤维/连续玻璃纤维的非等温结晶动力学模型，从而为实际热模压生产提供理论指导。

附图说明