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1、 毕业论文玻璃纤维增强聚乙烯复合材料性能的研究 材料工程系姜利坤102074324学生姓名： 学号： 高分子材料与工程系 部： 张保卫专 业： 指导教师： 二一四年六月 诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业论文任务书论文题目： 玻璃纤维增强聚乙烯复合材料性能的研究 系部： 材料工程系 专业： 高分子材料与工程 学号： 102074324 学生： 姜利坤 指导教师（含职称）： 张保卫（副教授） 1课题意义及目标聚乙烯是一种具有良好的耐寒性、化学稳定性、耐水性和优良的介电性能的热塑性
2、塑料，它的成型工艺性好，价格低廉。但由于其强度较低、刚性较差、线胀系数大、成型收缩率较大、易产生环境应力破裂等问题，限制了它在工程件上的应用。经过玻璃纤维增强的聚乙烯，大大改善了上述缺陷，能够制造某些工程件，因而扩大了应用范围。2主要任务 1）查阅相关文献，提出实验方案；2）用KH550乙醇溶液对玻璃纤维进行表面处理并剪碎；3）用挤出机将玻璃纤维及聚乙烯进行混合；4）用造粒机将聚乙烯复合材料进行造粒；5）用注塑机将聚乙烯复合材料注塑成型；6）通过冲击机测试聚乙烯复合材料的冲击强度；7）通过拉力试验机测试聚乙烯复合材料的拉伸强度；8）记录实验结果，分析处理实验数据；9）完成毕业论文的撰写工作。3
3、. 基本要求1）认真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的实验研究方案；2）认真做好各环节实验，做好实验记录，要求实验数据准确可靠；3）勤于思考，应用所学的专业知识来解决实验中遇到的问题；4）翻译一篇与本课题相关的英文文献；5）论文撰写要求严格按照材料工程系“本科毕业论文格式要求”撰写。4. 主要参考资料1 黄金贵, 王琪, 孔祥安, 张鹰. 玻璃纤维增强聚乙烯复合材料力学及摩擦性能的研究J. 复合材料学报, 1997, 14(4): 20-26.2 黄金贵, 王琪, 张鹰, 孔祥安. 填料特性对聚乙烯基复合材料性能的影响J. 摩擦学学报, 1997, 17(1): 53-59.3 高军,
4、 吴宏武. 玻纤增强聚乙烯界面行为的分子模拟研究J. 计算机与应用化学, 2007, 24(1): 493-497.5进度安排论文各阶段名称起 止 日 期1查阅文献资料，确定实验方案1月3日3月18日2用KH550处理玻璃纤维3月19日3月31日3改变玻纤含量制备聚乙烯复合材料4月1日4月20日4测试聚乙烯复合材料的各项性能4月20日5月20日5分析实验数据，查漏补遗5月21日6月3日6完成毕业论文及答辩工作6月4日6月22日审核人： 年 月 日太原工业学院毕业论文玻璃纤维增强聚乙烯复合材料性能的研究 摘要：本文以聚乙烯为基体材料，玻璃纤维为增强材料，通过改变增强材料的加入量，制备了性能不同的
5、聚乙烯复合材料。利用拉力试验机和冲击试验机测出了不同组分的聚乙烯复合材料的力学性能。结果表明：玻璃纤维含量为35%时聚乙烯复合材料的拉伸强度最好，玻璃纤维含量为30%时聚乙烯复合材料的冲击强度最好，玻璃纤维含量为40%时聚乙烯复合材料的断裂伸长率最小，硬度最大。关键词：聚乙烯基复合材料，玻璃纤维增强，力学性能 Research on the Fiberglass Reinforced Polyethylene CompositesAbstract: In this paper,using polyethyleneas matrix material, glass fiber as reinfo
6、rced material, by varying the adding amount of reinforcing material, prepared polyethylene composite material of different performance. Using the Tensile testing machine and the impact test machine measured the mechanical properties of the various components of the polyethylene composite material. T
7、he results show that: polyvinyl composite material contains 35% glass fiber has the best tensile strength; the composite material of polyvinyl contains 30% glass fiber has the best impact strength; polyethylene composite contains 40% glass fiber has a minimum breaking elongation and a maximum hardne
8、ss.Key words: Polyethylene composites, Glass fiber reinforced, Mechanical propertiesII目 录1 前言11.1 概述11.2 原料简介21.2.1 低密度聚乙烯简介21.2.2 线型低密度聚乙烯简介41.2.3 高密度聚乙烯简介51.3 HDPE、LDPE、LLDPE材料性能比较71.4聚乙烯改性方法71.4.1 化学改性71.4.2 物理改性91.5 增强剂的选择及作用111.5.1 玻璃纤维简介111.5.2 玻璃纤维分类111.5.3 碳酸钙简介131.5.4 填充剂对填充体系性能的影响142 实验部分1
9、72.1 实验原料172.2 实验使用主要设备172.3 实验方法182.4 实验步骤及流程182.4.1 实验步骤182.4.2 实验流程192.5 力学性能测试192.5.1 拉伸强度测试192.5.2 冲击强度测试202.6 实验工艺条件203 实验数据分析与讨论213.1 PE/玻璃纤维复合材料性能测试213.1.1 玻璃纤维含量对拉伸强度的影响213.1.2 玻璃纤维含量对断裂伸长率的影响223.1.3 玻璃纤维含量对冲击强度的影响233.1.4 玻璃纤维含量对硬度的影响243.2 PE/CaCO3复合材料性能测试253.2.1 CaCO3含量对拉伸强度的影响253.2.2 CaCO
10、3含量对冲击强度的影响274 结论28参考文献29致谢311 前言1.1 概述聚乙烯是以乙烯单体聚合而成的聚合物。聚乙烯乃1922年由英国ICI合成，1939年开始工业生产，在美国正式工业性生产，大战中为重要的雷达用绝缘材料和军需用品，战后，日本三井石油化学、住友化学（1958年）开始正式生产，1975年14年厂年产140.7万吨，仅次于美国。1933年，英国卜内门化学工业公司发现乙烯在高压下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工业化，通称为高压法。1953年联邦德国K.齐格勒发现以TiCl4-Al(C2H5)3为催化剂，乙烯在较低压力下也可聚合。此法由联邦德国赫斯特公司于1955年投入工业化生
11、产，通称为低压法聚乙烯。50年代初期，美国菲利浦石油公司发现以氧化铬-硅铝胶为催化剂，乙烯在中压下可聚合生成高密度聚乙烯，并于1957年实现工业化生产。60年代，加拿大杜邦公司开始以乙烯和 -烯烃用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年，美国联合碳化物公司和陶氏化学公司先后采用低压法制成低密度聚乙烯，称作线型低密度聚乙烯，其中以联合碳化物公司的气相法最为重要。线型低密度聚乙烯性能与低密度聚乙烯相似，而又兼有高密度聚乙烯的若干特性，加之生产中能量消耗低，因此发展极为迅速，成为最令人注目的新合成树脂之一。低压法的核心技术在于催化剂。德国齐格勒发明的TiCl4-Al(C2H5)3体系为聚烯烃的第一代催化
12、剂，催化效率较低，每克钛约得数千克聚乙烯。1963年比利时索尔维公司首创以镁化合物为载体的第二代催化剂，催化效率达每克钛得数万至数十万克聚乙烯。采用第二代催化剂还可省去脱除催化剂残渣的后处理工序。以后又发展了气相法高效催化剂。1975年，意大利蒙特爱迪生集团公司研制成可省去造粒而直接生产球状聚乙烯的催化剂，被称作第三代催化剂，是高密度聚乙烯生产的又一变革。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，原料来源丰富，产最巨大，综含性能优良，具有突出的耐化学稳定性、优良的电绝缘性能、理想的耐寒性、良好的加工工艺性及较好的物理机械性能和卫生性，但是耐热性、耐光性、抗氧化性较差，并且易龟裂，易燃。最低使用温度可达-70
13、-100，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，聚乙烯是结晶热塑性树脂。它们的化学结构、分子量、聚合度和其他性能很大程度上均依赖于使用的聚合方法，聚合方法决定了支链的类型和支链度，因此聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度(0.910.96g/cm3）的产物1。生产方法分为高压法（由高压工艺从乙烯合成，其合成压力100300MPa，温度为150275，0.05%0.1%的氧或过氧化物作为催化剂；合成或在搅拌罐中间歇发生，或在管式反应器中连续发生）、低压法、中压法三种。高压法用来生产低密度聚乙烯，这种方法开发得早，
14、用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3，但随着生产技术和催化剂的发展，其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说，有淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯，而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯，还可通过加共聚单体，生产中、低密度聚乙烯，近年来，各种低压法工艺发展很快。聚乙烯可用一般的热塑性塑料成型方法加工。其成型特性为：结晶料，吸湿小，不须充分干燥，流动性极好流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分，不宜用直接浇口，以防收缩不均，内应力增大。注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲。冷却速度宜慢，模具设冷料穴，并有冷却系统。加热时间不宜过长，否则会发生分解。软质塑件有较浅的侧凹槽时，可强行脱模。可能发生融体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。聚乙烯用途十分
