Characterisation of the In-Situ Polymerisation Production Process for Continuous Fibre Reinforced Thermoplastics (Karakterisatie van het in-situ polymerisatie productieproces voor continu vezelsterkte thermoplasten)

Abstract

De voordelen van een thermoplastische matrix in continu vezelversterkte composieten ten opzichte van thermoharders zijn ondermeer een verhoogde impactweerstand en de mogelijkheid tot heropsmelten van de matrix waardoor er meerdere recyclage-mogelijkheden zijn. Deze voordelen worden echter overschaduwd door de hoge smelviscositeit van de matrix die de impregnatie van de vezelversterking bemoeilijkt. In-situ polymerisatie van cyclische oligomeren, zoals CBT® hars dat polymeriseert tot de thermoplastische technische kunststof poly(butyleen tereftalaat), vereenvoudigt niet alleen de impregnatie, het laat bovendien toe om productiemethodes voor thermohardende composieten, zoals RTM, te gebruiken.In dit onderzoek wordt de mogelijkheid om composieten isotherm te produceren met CBT® hars aangetoond. Bovendien worden ook de resulterende matrix- en composieteigenschappen gekarakteriseerd. Hoewel het moleculair gewicht en de conversie dalen in aanwezigheid van glasvezels, hebben deze een berperkte invloed op de composieteigenschappen. Het isotherm karakter van het productieproces aan de andere kant leidt tot simultane polymerisatie en kristallisatie. Hierdoor worden georiënteerde, dikke lamellen met weinig verbindingsmoleculen gevormd wat leidt tot een bros matrixgedrag en een verlaagde impactweerstand van de composieten.Tenslotte werd een meer fundamentele studie van het kristallisatieproces uitgevoerd met behulp van synchotron straling. De bekomen morfologie bestaat uit een drie-fasen structuur opgebouwd uit semi-dense stapels. Deze stapels bestaan uit vloeibaar amorf afgewisseld met dense lamellen, die op hun beurt zijn opgebouwd uit kristallijne korrels en een dense, amorfe fractie.Ch1 Introduction 1 Ch2 Literature review 5 Ch3 Problem statement 49 Ch4 Materials and Methods 41 Ch5 Composites: Production and Properties 71 Ch6 Properties and morphology of pCBT 105 Ch7 Time-resolved X-ray measurements 125 Ch8 Conclusions and Outlook 167 AppA Production of a leaf spring prototype 171 AppB Principles of X-ray scattering 177 AppC Thermoplastic Polyurethanes 187status: publishe