特殊纤维增强聚丙烯复合材料研究进展

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环保型剑麻纤维_聚丙烯复合材料的研究进展_张波

储能模量随着温度的升高而降低。环境对短剑麻纤维增稳定性，阻碍了聚丙烯的结晶，降低了复合材料中聚丙烯
强聚丙烯复合材料的影响研究表明［１０］，水分对材料的破相的结晶度和结晶速率，剑麻纤维和晶须提高了复合材料
坏作用大于ＨＣｌ和ＮａＯＨ。防水剂可以有效地提高复合的模量和韧性，但由于混杂增强复合材料弱界面键合的制
熔融混合和溶剂混合，发现溶剂混合方法能使复合材料用，而氧化聚乙烯蜡分子链与聚丙烯相容性较好，因而适
的黏度提高。剑麻纤维的加入使材料结晶温度和结晶度量的氧化聚乙烯蜡可改善聚丙烯／剑麻纤维间的界面相互
提高，这是由纤维表面的成核作用导致跨晶区域的形成作用。当剑麻纤维含量为２０％、氧化聚乙烯蜡含量为０．６％
聚丙烯因其品质优良，适于改性，价格低廉，受到人们的青睐［５］。尽管聚丙烯还存在一些缺陷，但通过高科技改性技术，通用、大众化、功能化的改性聚丙烯塑料将会使低档塑料高性能化应用成为现实。
１０中国人造板２００８／６
研究与探讨
３剑麻纤维增强聚丙烯
量，但聚丙烯与剑麻纤维间较弱的界面键合，降低了复合
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ，Ｇｕａｎｇｘｉ５４１００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｏｕｔｌｉｎｅｓｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｓａｌｆｉｂｅｒ（ＳＦ）ａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＰＰ）．Ａｎｄｓｕｍｍａｒｙｔｈｅｓｔａｔｕｓｑｕｏｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｆｏｒｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｓｉｓａｌｆｉｂｒｅｓ，ａｎｄｔｈｅｉｒｓｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｓａｌｆｉｂｅｒ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面改性研究

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面改性研究3张志谦龙　军刘立洵金　政王　卓(　哈尔滨工业大学应用化学系　哈尔滨　150001　)文　摘　研究了聚丙烯(PP)微粒与马来酸酐(MAH)在紫外线辐照下进行接枝反应。

考察了单体MAH 的用量、辐照时间等对接枝率的影响,以及接枝率与复合材料弯曲强度和冲击韧性的关系。

通过IR、DSC和力学性能测试表明,在紫外线辐照下可实现PP-MAH固相接枝,而且接枝PP含量的提高使复合材料的弯曲强度和冲击韧性得到改善。

关键词　玻璃纤维,聚丙烯,马来酸酐,固相接枝,复合材料界面Investigation of Interface M odification of G lass Fiber Rein forcedP olypropylene C om positeZhang Zhiqian Long Jun Liu Lixun Jin Zhen Wang Zhuo(　Department of Applied Chemistry,Harbin Institute of T echnology　Harbin　150001　)Abstract　The grafting reaction of maleic anhydride(MAH)onto polypropylene powder(PP)by UV radiation is studied in this paper.The effects of concentration of MAH and radiation time on the grafting ratio,as well as the in flu2 ence of content of grafted PP on flexural strength and im pact toughness of com posite are investigated.Based on the analy2 sis of IR and DSC and the test of mechanical properties,it is shown that grafting reaction of MAH onto PP in s olid phase can be carried out by UV radiation,and flexural strength and im pact toughness of com posite can be increased when the grafting ratio is high enough.K ey w ords　G lass fiber,P olypropylene,Maleic anhydride,S olid phase grafting,C om posite interface1　前言树脂基复合材料是一种比强度高、比模量大的结构材料,在航空、航天、电子、化工等领域获得了应用。

植物纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的研究

２）将冷却后的植物纤维、ＰＰ树脂、相容剂及各种助剂在高速混合机中共混１５ｍｉｎ，然后在双螺杆挤出机上于１７０￣１９５ ℃条件下挤出造粒。
３）将粒料干燥２４ｈ后注塑成型制得试验用样条。
ｂ）抗弯弹性模量ｃ）弯曲强度
４６
包装学报
２０１１年
图１Ｆｉｇ．１
ｄ）冲击强度植物纤维添加质量分数对复合材料
ห้องสมุดไป่ตู้
粒的应力集中及产生缺陷几率增大，从而使得体系的
冲击强度降低。
２．２相容剂种类对ＰＰ木塑复合材料力学性能的影响
本实验主要考虑ＭＡＨ－ｇ－ＰＰ、铝酸酯偶联剂、铝
钛偶联剂３种相容剂对植物纤维增强ＰＰ复合材料力学
性能的影响，且实验中固定３种相容剂的添加质量均
为植物纤维添加质量的５％，所得结果见图２￣４。
ＺｅｎｇＧｕａｎｇｓｈｅｎｇ，ＸｕＣｈｅｎｇ，ＬｉｎＲｕｉｚｈｅｎ，ＸｕＣｈａｏ，ＪｉａｎｇＴａｉｊｕｎ，ＬｉｕＹｕｅｊｕｎ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｅｗＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＰａｃｋａｇｉｎｇ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＰａｃｋａｇｉｎｇｏｆＨｕｎａｎＣｏｌｌｅｇｅｓａｎｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｕｚｈｏｕＨｕｎａｎ４１２００７，Ｃｈｉｎａ）
摘要：以聚丙烯（ＰＰ）、废瓦楞纸板制取的植物纤维为原料，采用马来酸酐接枝聚丙烯（ＭＡＨ－ｇ－ＰＰ）、铝酸酯偶联剂、铝钛偶联剂为界面相容剂，研究了植物纤维增强ＰＰ复合材料的力学性能。结果表明：未添加界面相容剂时，随着植物纤维用量的增加，复合材料冲击强度急剧下降，弯曲强度和拉伸强度上升；添加界面相容剂ＭＡＨ－ｇ－ＰＰ后，当植物纤维的质量分数为３０％时，复合材料的弯曲强度和拉伸强度均达到最大值；在ＭＡＨ－ｇ－ＰＰ、铝酸酯偶联剂、铝钛偶联剂三者中，ＭＡＨ－ｇ－ＰＰ改善植物纤维与ＰＰ之间的界面相容性效果最佳；当ＭＡＨ－ｇ－ＰＰ添加质量为植物纤维添加质量的１０％时，复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度及综合性能最佳。

植物纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的研究

第３第１卷期
２１年１０１月
包
装
学
报
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ＶＯ１３ＮＯ．．１
ＰｃａｉｇＪｕａａｋｇｎｏｒｌｎ
Ｊｎ２１ａ．０１
植物纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的研究
曾广胜，徐成，林瑞珍，许超，江太君，刘跃军
（湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室，先进包装材料与技术湖南省普通高校重点实验室，湖南株洲４２０１０７）
（ｅａｏａｒｆｅｔｉｌａｄｅｈｏｏｙｏａｋｇｎ，ｙａｏａｏｙｏｄａｃｄＭａｒｌａｄｅｈｏｏｙｒＫｙＬｂｒｔｙｏｗＭａｒｓｎｃｎｌｇｒｃａｉｇＫｅｂｒｔｒｆｖｅｔｉｓｎｃｎｌｇｏＮｅａＴｆＰＬＡｎｅａＴｏｆ
Ａｂｓｒｃｔａｔ：ＰＰａｄｒｃｃｅｏｒｇｔｄＰａｅａｄａｈａｍａｅｉｌｎＡＨ— — ｎｅｙｌｄｃｒｕａｅｐｒｂｏｒｓｔｅｒｗｔｒａｄＭａｇＰＰ，ｕｉｕｅｔｒａｄａｕｎｍ — ｌａｍｎｍｓｅｎｌｍｉｕｔｔｎｕｏｐｕｄｃｕｌｇａｅｔｒｅｖｓｉａｅｔｅｍｅｈｉａｅｏｍａｃｆｂｒｅｎｏｃｄＰｏｐｓｔｓＴｈｉｉｍｃｍｏｎｏｐｉｇｎｅｕｓｄｔｉｅｔｔｃａｃｌｒｒｎｅｏｅｉｆｒｅＰｃｍｏｉｅ．ｅａｎｗｅｏｎｇｈｎｐｆｉｆｒｒｓｌｈｗａ：ｅｔｎｉｅｓｅｇｃｅｓｓｗｈｌｅｉｐｃｔｅｇｅｒａｅｔｅｌａｉｇｏｂｒｗｉｏｔｏｕｉｚｒｅｕｔｓｏｔｔｔｓｌｔｎｔｉｒａｅｉｅｔｓｈｈｅｒｈｎｈｍａｔｓｎｔｄｃｅｓｓｗｉｔｄｎｆｅｔｕｌｂｌｅ；ｒｈｈｈｏｉｆｈｓｉｂｔｅｂｎｉｇａｄｔｎｉｔｅｇｅｃｅｅｈｇｓｏｎｅｅＭＡＨ— — Ｐａｎｔｙｔ０％；ｍｏｇｔｅｔｒｅｏｔｅｄｎｅｓｌｓｎｔｒａｈｓｔｉｈｅｔｉｔｗｈｎｔｈｈｎｅｒｈｈｐｈｇＰｌｄｇｓａｓａｗｔａｎｈｅｏｉ３ｈｍｅｔｎｄｃｕｌｇａｅｔ，ＡＨ－ — ＰｓｓｐｒｏｏｍｏｉｙｔｅｉｔｒａｅｔｅｉｎｉｅｏｐｉｇｎｓＭｏｎｇＰｉｕｅｒｔｄｆｈｎｅｃ；ｈｍｐａｔｓｒｎｔ，ｅｓｌｔｅｇｈａｄｂｎｉｇｉｆｃｔｅｇｈｔｎｉｓｒｎｔｎｅｄｎｅｓｒｎｔｂａｎａｐｉｉｅａｕｅｈＡＨ — — ｏｔｎｓ１％ｔｂｒｌｅｔｅｇｏｔｏｔｍｚｄｖｌｅｗｈｎｔｅＭｈｉｎｇＰＰｃｎｅｔ０ｉｏｆｅｌｄ．ｉｉｆＫｅｒｓ：ｗｏｄｐａｔｏｐｓｔ；ｏｙｒｐｌｎ；ｂｅ；ｃａｉａｒｐｒｉｓｃｍｐｔｂｌｙｙｗｏｄｏ — ｌｓｉｃｍｏｉｅｐｌｐｏｙｅｅｆｒｍｅｈｎｃｌｏｅｔ；ｏｃｉｐｅａｉｉｔｉ

纤维增强聚丙烯复合材料研究进展

理,使用单台挤出机和注塑机制备椰壳/聚丙烯复合材
有出色的机械性能,
包括高拉伸强度、高拉伸模量、
出色的
料。结果显示:经过化学处理的复合材料具有更好的
抗压强度、
低密度。使用碳纤维作为增强材料可获得具有
机械性能,复合材料的机械性能随纤维负载量的增加
高强机械性能的轻质材料。在未来,
低成本的碳纤维可能
而增加。但是,与 30% 的纤维相比,纤维含量为 35%
会为许多技术提供巨大的应用前景。
载量为30% 的椰壳纤维增强聚丙烯具有最佳的机械性
程中加入马来酸酐接枝聚丙烯,并详细研究所得复合
能。
材料的机械性能和结晶行为。发现复合材料的界面相
2.
摘
要:聚丙烯作为常用的商品聚合物之一,因其耐紫外性差、易氧化等缺点限制了其应用,因此生产聚丙烯复合材
料是拓展聚丙烯使用范围的途径之一。目前多种纤维可用作热塑性聚丙烯基体的增强材料,从纤维素纤维、有机合成纤
维、无机纤维对纤维增强聚丙烯复合材料进行了论述,并从复合原料、界面相容方法等方面分析聚丙烯复合材料发展现状
基体表现出明显的增强作用,改善了 PP 材料的力学性
100% 以上。
2
.2 芳纶
芳纶是具有强度高、模量高、比重低、抗冲击性高、
耐热性好,优异的抗疲劳性和抗蠕变性,是防弹装备的
[]
KUMAR V 等 9 把马来酸酐聚丙烯用作相容剂,
用不同的填料与稻壳增强聚丙烯复合材料进行对比,

玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究

玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究
摘要
本文研究了玄武岩纤维增强聚丙烯（PP）复合材料的制备和性能。

玄武岩纤维是一种中空纤维状矿物，具有良好的抗压强度和硬度，能大大提升复合材料的强度和硬度。

本文以玄武岩纤维为增强剂，采用挤出成型技术，制备出尺寸相同的PP复合材料样品。

然后，对该复合材料样品的力学性能、热性能和韧性性能进行测试。

结果表明：玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的抗弯强度和硬度得到极大的改善，大大超过原材料，而且在弯曲变形时也显示出更高的抗变形性能，而且PP混合玄武岩纤维后，复合材料的热性能也有显著改善。

由此可见，玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的性能明显优于原有的塑料材料。

关键词：玄武岩纤维；聚丙烯；复合材料；抗弯强度；热性能
Abstract。

玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究

40Vol.36 No.8 (Sum.196)Aug 2008理论与研究文章编号：1005-3360（2008）08-0040-05摘　要 :研究了玻纤（GF ）、SEBS 和聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH ）用量对GF 增强聚丙烯复合材料性能的影响，以及PP/GF （65/35）、PP-g-MAH /PP/GF （15/65/35）的微观形态。

结果表明：随着GF 用量的增加，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量增加，断裂伸长率降低，冲击强度先减小后增大，PP/GF 复合材料断面呈脆性断裂；在PP/GF 中添加增韧剂SEBS 可以提高复合材料的冲击强度，但拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲模量均减小；在PP/GF 中添加增容剂PP-g-MAH ，可使其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度均得到提高，当PP-g-MAH/PP/GF 为15/65/35时，复合材料性能优异，材料断面呈韧性断裂。

玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究Study on Properties of Glass Fiber Reinforced PolypropyleneComposite聚丙烯（PP ）具有良好的性能，且密度小，成本低，产量大，性价比高，化学稳定性好，易于加工成型和可回收利用。

然而PP 的成型收缩率大，对缺口十分敏感，低温易开裂，冲击性能差，限制了其在一些场合的应用。

为了改善PP 的性能，进一步扩大PP 的使用范围，本文通过玻纤（GF ）、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS ）和聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH ）对PP 的改性研究，制得了性能优异的GF 增强PP 复合材料。

1 实验部分1.1 主要原料2008年 8月第36卷第8期（总第196期）玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究聚丙烯（PP），K8303，北京燕山石化公司；玻纤（GF），ER-12-988，浙江桐乡巨石集团公司；聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH），接枝率0.7%，熔体流动速率12g/10min，南京聚隆化学公司；SEBS，HY-502，巴陵石化有限公司。

纤维增强聚丙烯复合材料应用

纤维增强聚丙烯复合材料及其在汽车中的应用玻璃纤维毡增强热塑性片材（Glass Mat Reinforced Thermoplastics，简称GMT）作为先期研发应用成功的一种热塑性复合材料，曾对汽车工业采用新材料产生了积极而又深远的影响，至今仍方兴未艾。

近年来，车用纤维增强聚丙烯复合材料的研究和应用又有了新的发展——自增强聚丙烯（SR-PP）和长玻纤增强聚丙烯（LGFPP）的开发应用成功使其成为汽车工业中的新宠。

1 N# H* U$ H9 Z在汽车塑料件所用塑料材料中，聚丙烯是用量最大、发展最快的塑料品种，其原因不仅是由于聚丙烯材料本身具有密度小、成本低、产量大、性价比高、化学稳定性好、易于加工成型和可回收利用等突出特点，而且还因为该种材料可通过共聚、共混、填充增强等方法得到改性，因而可适合不同的汽车零件的使用性能要求。

目前可用于汽车零部件的聚丙烯材料已有多个牌号的品种，可分别作为汽车保险杠、仪表板、方向盘、车门护板、发动机冷却风扇以及车身暖风组件等多种零部件的材料。

尽管如此，为了提供高性能品种以满足高品质汽车在美观、舒适、安全、防腐以及轻量化方面提出的更高要求，人们仍然在不断地进行着聚丙烯材料的改性和应用方面的研究。

自增强聚丙烯复合材料8 N" g: f: K+ E- N% T0 o/ d自增强聚丙烯复合材料(Self-Reinforced Polypropylene Composite，简称SR-PP)是一种由高定向性的聚丙烯纤维和各向同性的聚丙烯基材组成的100%聚丙烯片材。

SR-PP是继GMT之后国外最新开发应用的一种热塑性复合材料，它由英国Leads大学研制成功。

2002年初，Amoco纤维有限公司在德国Gronau建立了第一条年产5000t SR-PP的生产线，其生产的产品目前主要用作车底遮护板。

自增强聚丙烯片材加工制备工艺的要素可概述为：将高模量的聚丙烯带排列起来，在适宜的温度和压力条件下，使每条带的薄层表皮熔融在一起，在冷却过程中，这种熔融的材料凝固或重结晶，从而粘合成为一个整体结构。

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展玻纤增强聚丙烯复合材料是一种常见的增强复合材料，通过将玻璃纤维与聚丙烯树脂相结合，可以获得具有优良力学性能和热稳定性的复合材料。

随着科学技术的快速发展，玻纤增强聚丙烯复合材料的研究也取得了长足的进展。

接下来，我们将对玻纤增强聚丙烯复合材料的研究进展进行详细介绍。

首先，随着纳米技术的发展，人们开始研究纳米颗粒对玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响。

研究发现，添加纳米颗粒可以显著提高复合材料的力学性能和热稳定性。

例如，添加纳米氧化硅可以提高复合材料的屈服强度和断裂韧性，而添加纳米氧化铝可以提高复合材料的耐热性能。

此外，纳米颗粒的加入还可以提高复合材料的抗老化性能和耐化学腐蚀性能。

其次，研究人员还对玻纤增强聚丙烯复合材料的界面改性进行了深入研究。

界面改性是指在玻纤表面涂覆一层化学相容性较强的改性剂，以增强玻纤与聚丙烯之间的相互作用力，从而提高复合材料的综合性能。

界面改性一般使用有机硅改性剂，例如环氧硅烷和聚二甲基硅氧烷。

研究发现，界面改性可以显著提高复合材料的力学性能和耐热性能，并且可以减少纤维的脱粘和断裂现象。

此外，人们还对玻纤增强聚丙烯复合材料的可再生利用进行了研究。

目前，大量的废旧聚丙烯制品被丢弃，导致环境污染和资源浪费。

因此，研究人员开始研究将废旧聚丙烯制品回收并用于制备玻纤增强聚丙烯复合材料的方法。

研究发现，回收的废旧聚丙烯制品可以通过适当的处理和改性，制备出具有良好力学性能的复合材料。

这种方法不仅可以有效利用废旧资源，还可以减少对原材料的需求，达到可持续发展的目标。

综上所述，玻纤增强聚丙烯复合材料的研究在纳米技术的引领下取得了显著的进展，包括纳米颗粒的添加、界面改性和可再生利用等方面。

未来，随着科学技术的不断进步，玻纤增强聚丙烯复合材料的研究将进一步推进，以满足社会对高性能、环保和可持续发展的需求。

玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究

0 前言长纤维增强热塑性塑料（long fiber reinforced thermoplastic，LFRT）是近年来高速发展的一类复合材料，主要由玻璃纤维、碳纤维、有机纤维等与不同的热塑性塑料基体及各种助剂经特殊的设备和投稿日期：2010-10-21修回日期：2010-11-02作者简介：崔峰波，男，1973年生，巨石集团有限公司、巨石玻璃纤维研究院产品研发中心副主任，工程师。

工艺进行复合而制得[1]。

由于LFRT制得的制品中纤维的损伤、剪碎情况被大幅度减轻，从而使纤维保留了相当的长度而使制品的性能大幅度的提高，具有高强度、刚性好、使用寿命长、耐腐蚀性好、尺寸稳定性好、精度高、耐蠕变性能好、低翘曲、耐疲劳性能优良、设计自由度高及优异的成型加工性能、重量轻、可回收重复使用等优点[2]，LFRT成为了近年来取得突破性进展的高性能新材料,已经成为热塑性塑料市场增长最快的品种。

目前国外公司工业化生产出长纤维增强粒料采用的树脂基体有PP、崔峰波，曹国荣（巨石集团有限公司，巨石集团玻璃纤维研究院，浙江省玻璃纤维研究重点实验室，桐乡 314500）摘要：通过制备长玻璃纤维与短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，对比研究了在一定温度下的不同复合材料的弯曲性能与热性能。

结果表明，在相同玻璃纤维含量下，长玻璃纤维增强PP的弯曲性能与热变形温度均高于短纤维增强聚丙烯复合材料。

关键词：长玻璃纤维；短玻璃纤维；聚丙烯；弯曲强度；热变形温度CUI Fengbo ，CAO Guorong（Jushi Group Co.,Ltd ，Jushi Fiberglass Research Institute ，Key Laboratory for Fiberglass Research of Zhejiang Province ，Tongxiang 314500）Research on Properties of Glass Fiber Reinforced PolypropyleneAbstract ：Long glass fiber and short glass fiber reinforced PP composites were prepared. Their flexural strength at certain temperature and thermal properties were studied. The results show that with the same glass fiber content ，the long glass fiber reinforced PP exhibits higher flexural strength and heat deflection temperature than short fiber reinforced PP.Key words ：long glass fiber ；short glass fiber ；polypropylene ；flexural strength ；heat deflection temperature技术开发崔峰波,等:玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究《玻璃纤维》2011年第1期 9中图分类号:TQ171.77+7.7 文献标识码:APBT、PET、ABS、POM、PPS、PEEK、PC、热塑性聚氨酯等，其中被广泛应用的主要是长纤维增强PP。

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展
一、制备方法
1. 预浸造型（Prepreg）
预浸造型是将玻纤与聚丙烯树脂预先进行浸渍，然后通过热压或热固
化方法制备复合材料。

这种方法具有工艺简单、成本低廉的优点，但需要
专业设备。

2.熔融混合
熔融混合是将聚丙烯颗粒与玻璃纤维通过熔融挤出或注塑熔融混合，
形成复合材料。

这种方法成本较低，但复合材料的力学性能相对较低。

3.熔融渗透
熔融渗透是将预制的玻璃纤维布放置在聚丙烯颗粒之间，然后通过热
压使聚丙烯颗粒熔融并渗透到玻璃纤维布中，形成复合材料。

这种方法制
备的复合材料具有较好的力学性能。

二、性能优化
1.玻纤含量控制
玻纤的含量对复合材料的力学性能有重要影响。

适当调整玻纤的含量
可以提高复合材料的强度和刚度。

2.界面改性
聚丙烯与玻璃纤维之间的界面黏结强度对复合材料的性能有重要影响。

常用的界面改性方法包括使用偶联剂、添加增容剂等。

3.添加剂改性
通过添加剂改性可以改善复合材料的力学性能和热稳定性。

常用的添加剂包括增韧剂、抗氧剂、阻燃剂等。

三、应用
1.汽车制造
2.建筑
3.航空航天
综上所述，玻纤增强聚丙烯复合材料在制备方法、性能优化、应用等方面都有一定的研究进展。

随着科学技术的不断进步，相信玻纤增强聚丙烯复合材料在未来会有更广泛的应用领域。

天然纤维增强聚丙烯复合材料的研究现状及发展趋势

ＳＨＥＮＹｕ－ｃｈｅｎｇ＇，ＤＵＺｈａｏ－ｚｈｅ￣，ＴＡＮＧＹｉｎｇ，ＬＩＹａｎ－ｊａｎ，ＬＩＵＨｏｎｇ－ｚｈｅｎｇ２．
（１．ＺｈｅｊｉａｎｇＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｎ ’ ａｎＺｈｅｊｉａｎｇ３１１３００，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＷｏｏｄ— ｂａｓｅｄＲｅｓｏｕｒｓｅＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｌｉｎ ’ ａｎＺｈｅｊｉａｎｇ３１１３００，Ｃｈｉｎａ）
天然纤维增强复合材料（简称天然纤维复合材料）是一种性能优异的新型环保材料，其主要是由天然植物纤维（如甘蔗渣、松木粉、稻壳粉、稻草粉等）为增强体，以树脂、水泥等材料为基体组成的复合材料圳。目前，可利用的天然植物纤维大量存在于木材加
ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｏｆＮａｔｕｒａｌＦｉｂｅｒ
ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰ０ｌｙｐｒ０ｐｙｌｅｎｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究

[ 6 ]裁取相应的尺寸 , 利用 CM T4204 型万能试验机
进行测试 , 速度为 2 mm /m in, 碎片长度与直径采用矢量分析软件采集 ,至少测定 10 根样品。 ( 5 )单丝拉伸实验采用 CM T2203 型万能试验机按文献 [ 7 ]测定单根纤维的强度及模量 , 拉伸速率为 1 mm /m in, 至少测试 50 根纤维取平均值。以纤维长度为横坐标 , 强度或模量为纵坐标作对数图 , 将复合材料中纤维的数均长度代入得出此长度时纤维的强度或模量。 ( 6 )微观形态将样品经液氮脆断和喷金处理后用 SEM 观察微观形态。 2 结果与讨论 2. 1 复合材料的孔隙率孔隙对复合材料的物理力学性能有着直接的影
将拉伸试样裁剪成合适大小 , 放入二甲苯溶液中 ,煮沸溶解 PP 后将分离出的纤维放入丙酮溶液洗涤 ,然后取出均匀分散在玻璃皿中 ,用电子光学显微镜进行图像采集 ,至少分析 500 根纤维。 ( 4 )临界纤维长度将单根剑麻纤维放入两片厚为 500 μm 的 PP 薄膜中央 , 然后将其放入两片钢板模具之间 , 在 190 ℃ 下热压 6 ～8 m in, 冷却至室温 , 取出后按文献
23
的孔隙有较大程度的减少。由图 2 还可看出 , 相同纤维含量下 ,在添加 M PP增容剂后复合材料的孔隙率减小。这是因为添加增容剂后纤维与基体牢牢结合在一起 ,此时界面孔隙降为零 (见图 1d ) 。 2. 2 复合材料的力学性能图 3 示出复合材料力学性能随纤维含量变化的情况。从图 3 可以看出 , 未添加 M PP 的情况下 , 纤维质量分数小于等于 30%时 ,复合材料的拉伸及弯曲性能变化不大 , 当纤维质量分数达到 40%时 , 拉伸及弯曲性能有较大幅度提高 ; 添加 M PP 增容剂时 ,拉伸及弯曲性能均随着纤维含量的增加而提高。这是因为未添加 M PP增容剂时 ,复合材料的孔隙率在纤维质量分数小于等于 30%时随纤维含量的增加而变大 ,从而引起纤维与基体界面应力集中 ,导致 [8] 材料承受载荷的能力降低 , 部分抵消了纤维的增强作用 ,导致材料性能变化不大 ; 当纤维质量分数为 40%时 ,复合材料的孔隙率有较大幅度降低 , 纤维与基体界面的应力集中降低 , 材料承受载荷的能力提高 ,表现为力学性能有较大提高。而添加 M PP 增容剂时 ,纤维与基体的界面相容性及结合强度提高 ,界面的应力集中缺陷得以改善 ,所以复合材料的拉伸及其弯曲性能随纤维含量增加而提高。从图 3e 可以看出 , 随着纤维含量的增加 , 两种复合材料的冲击强度均呈上升趋势 , 纤维质量分数 40%时增加幅度明显。纤维含量相同时 , M PP 的加入改善了界面结合 ,使得纤维拔出减少 ,对外来能量的吸收能力变弱 ,从而使材料冲击强度降低。 2. 3 复合材料的拉伸性能预测对复合材料性能进行预测 , 反过来指导实验有着比较重要的现实意义。拉伸性能是纤维增强 PP 复合材料重要的力学性能之一 , 孔隙率对复合材料的拉伸性能有着显著的影响 , 因而预测复合材料的拉伸性能时需要将孔隙率因素考虑进去。为了综合考虑各孔隙部分 ,笔者就未添加增容剂时复合材料的拉伸性能进行了预测。 ( 1 )拉伸强度在纤维增强复合材料的拉伸强度预测中 , 临界纤维长度 lc是一个很重要的参数 , 通过纤维断裂实验测得纤维平均断裂长度 l ,再由 O shawa 方程即式 ( 2 )求得 lc [ 9 ] :

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的研究进展

摘
要：综述了长、短玻璃纤维增强聚两烯（）台材料的研究进展．结出纤维音量、维长度盐分舒复总纤
布、维取向及分布、维与基体界面结合和改性等均为影响ＧＲＰ性能的因素在复台材料中，纤纤ＦＰ长度大于临界长度白玻璃纤维对材料白强度才有作用；强玻璃纤维与聚丙烯的界面结台也是提高增强效果的有效手段匀勺增
料
２００２年第１９卷
纤维长度较短，般小于粒料粒子的长度，过再一经成型加工，品中玻璃纤维的长度将更短，度也制强远达不到设计值２２长玻璃纤维增强聚丙烯（ＦＰ）．ＩＲＰ￣长玻璃纤维增强方法一直用于热固性树脂。热塑性树脂熔体粘度大，融温度高，熔给玻璃纤维的浸润带来很大困难但长玻璃纤维增强复合材料由于玻璃纤维长度较长，料机械强度也较大，材其优是不言而喻的。此，ｌ年来对ＬＦＰ因近０ＧＲＰ的研究也日益升温］见诸报道的ＬＦＰ。ＧＲＰ的制备方法大多停留在实验室阶段，一般是将玻璃
随着汽车工业的发展，ＧＲＰ用量大增，汽车仪ＦＰ２ＧＲＰ复合材料的制备ＦＰ
２１ＳＲＰ．ＧＦＰ

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展玻纤增强聚丙烯复合材料是一种重要的结构材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、低成本等优点，被广泛应用于汽车工业、航空航天工业、建筑工业等领域。

近年来，研究人员对玻纤增强聚丙烯复合材料的性能改进和应用拓展进行了大量的研究，取得了一系列进展。

首先，研究人员在制备方法上进行了改进。

传统的制备方法主要包括熔融混合法和熔融浸渍法，但这些方法存在着处理时间长、工艺复杂和产品质量不稳定等问题。

为了解决这些问题，研究人员提出了一种无溶剂浆糊法来制备玻纤增强聚丙烯复合材料。

该方法利用溶剂将纤维和聚合物混合，制备成浆糊后，通过简单的加压和加热处理，将其制备成复合材料。

这种方法具有工艺简单、制备速度快、产品质量稳定等优点。

其次，研究人员对复合材料的强度和耐久性进行了改进。

玻纤增强聚丙烯复合材料的强度主要取决于纤维与基体的结合性能。

为了提高纤维与基体之间的结合性能，研究人员采用了表面修饰和界面增强等方法。

通过表面修饰，可以增加纤维的亲和性，提高纤维与基体之间的结合能力；通过界面增强，可以增加纤维与基体之间的相互作用力，提高复合材料的强度和耐久性。

此外，研究人员还研发了一种无腐蚀性玻纤增强聚丙烯复合材料，使其具有更好的耐腐蚀性能。

再次，研究人员对复合材料的应用进行了拓展。

玻纤增强聚丙烯复合材料除了在传统的汽车工业、航空航天工业、建筑工业等领域应用外，还被应用于新能源汽车、电子产品等领域。

研究人员通过在复合材料中添加导电填料，制备成导电复合材料，使其具有导电性能，可以用于制作电子产品中的导电部件。

此外，研究人员还研发了一种具有阻燃性能的玻纤增强聚丙烯复合材料，可以用于航空航天工业中的阻燃材料。

综上所述，玻纤增强聚丙烯复合材料的研究进展主要体现在制备方法的改进、强度和耐久性的提高以及应用的拓展。

随着研究的深入，相信玻纤增强聚丙烯复合材料将会在更多的领域得到应用，并发挥其独特的优势。

高含量玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的性能研究

高含量玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的性能研究
« 上海塑料» ２０１９年第１期( 总第１８５期)
高含量玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的性能研究
李秀峻
( 上汽大众汽车有限聚丙烯复合材料刚性不足、抗冲击性能低、制件尺寸精度较差等典型问题ꎬ对配方中的不同材料组分进行了相应优化ꎬ并进行了模具验证ꎬ测试了制件的尺寸数据及其他成品件性能ꎮ 结果表明:对于聚丙烯基材的优化选择改善了复合材料的刚性指标ꎬ优化后材料的拉伸强度可从９８ＭＰａ左右提升至１２０ＭＰａꎬ材料中玻璃纤维的保留长度及分布状况均得到明显改善ꎻ相容剂及成核的搭配使用改善了材料的抗冲击性能ꎬ常温下的无缺口冲击强度从４１ｋＪ / ｍ２提升至５８ｋＪ / ｍ２ ꎬ低温下的抗冲击性能也有明显增强ꎻ模具试制的结果表明优化材料所注塑的成品件尺寸数据合格率从８５％提升至９８％以上ꎬ成品件的拉拔力、拉扭力、卡扣拉伤等测试项目均符合要求ꎮ 关键词聚丙烯ꎻ 玻璃纤维ꎻ 力学性能中图分类号:ＴＱ３２７. ８文献标志码:Ａ文章编号:１００９￣５９９３(２０１９)０１￣００２６￣０５
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｄｅｆｅｃｔｓｓｕｃｈａｓｌａｃｋｉｎｇｏｆｒｉｇｉｄｉｔｙꎬ ｌｏｗｉｍｐａｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅꎬ ｐｏｏｒｄｉｍｅｎｓｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｓꎬ ｗｈｅｎｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｉｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｔｈｅｈｉｇｈｃｏｎｔｅｎｔｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ. Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｏｎｔｈｅｆｏｒｍｕｌａａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｐｒｏｏｆｏｎｔｈｅｆｉｎｉｓｈｅｄｐａｒｔｍｏｌｄｉｎｇａｒｅａｌｌｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｓｅｑｕｅｎｃｅ. Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｉｇｉｄｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｓｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｃｈｏｉｃｅｏｆｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｍａ￣ｔｒｉｘ. Ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓｅｌｅｖａｔｅｄｆｒｏｍ９８ＭＰａｔｏ１２０ＭＰａｒｅｍａｒｋａｂｌｙꎬ ａｎｄｔｈｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎｌｅｎｇｔｈａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｉｎｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｍａｔｒｉｘａｒｅａｌｓｏｅｌｅｖａｔｅｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ. Ｂｅｎｅｆｉｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｈｉｇｈｌｙａｃｔｉｖｅｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒａｎｄｎｕｃｌｅａｔｉｎｇａｇｅｎｔꎬｔｈｅｉｍｐａｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ４１ｋＪ / ｍ２ｔｏ５８ｋＪ / ｍ２ａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｔｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｄｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ. Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｏｕｌｄｐｒｅ￣ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐａｓｓｉｎｇｒａｔｉｏｏｆｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｚｅｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｆｒｏｍ８５％ｔｏ９８％ａｎｄａｂｏｖｅꎬ ａｓｆｏｒｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ. Ｔｈｅｏｔｈｅｒｔｅｓｔｉｎｇｉ￣ｔｅｍｓｓｕｃｈａｓｄｒａｗｉｎｇｌｏａｄꎬ ｔｗｉｓｔｉｎｇｌｏａｄꎬ ｃｌａｓｐｉｎｊｕｒｙａｌｌｃａｎｒｅａｃｈｅｄｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｆｉｎｉｓｈｅｄｐａｒｔ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅꎻ ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒꎻ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ

玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究

《玻璃纤维》２１年第ｌ０１期９
璃纤维研究院产品研发中心副主任，工程师。
技开Ｒｂ术发 —
崔峰波，玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究等：
ｇｌｓａｓ
ＰＴＥ、ＡＳＯ、ＰＳＥＫＣＢ、ＰＴＢ、ＰＭＰ、ＰＥ、Ｐ、热塑性聚氨
ｔｍｐｅｔｒｎｔｒａｏｒｉｓｗｅｅｓｕｅｄｅａｒｕｅａｄｈｅｍｌｐｒｐｅｔｅｒｔｄｉ．Ｔｈｅｒｓｔｈｅｕｌｓｓｏｗｈｔｔｓｍｅｇａｓｆｂｅｏｅ，ｔｅｌｎｇｇａｓｉｂｅｔａｔｗｉｈｈｅａｌｓｉｒｃｎｔｎｔｈｏｌｓｆｒ
料。
关键词：长玻璃纤维；短玻璃纤维；聚丙烯；弯曲强度；热变形温度
ＲｅｅｒｈｏｏｅｔｅｆＧｌｓｂｒＲｅｎｏｃｄＰｏｙｒｐｌｎｓａｃｎＰｒｐｒｉｓｏａｓＦｉｅｉｆｒｅｌｐｏｙｅｅ
崔峰渡，玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究等：
Ｆｉｂ盯．
技术开发
ｇｌｓａｓ
中图分类号：Ｑ１１７７７Ｔ７．．７
文献标识码：Ａ
玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究
崔蜂波。曹国荣
（巨石集团有限公司，巨石集团玻璃纤维研究院，浙江省玻璃纤维研究重点实验室，桐乡３４０）１５０
ｒｉｆｒｅＰｅｈｂｔｉｈｒｆｘｒｌｔｎｔｎｅｔｄｆｅｔｎｔｍｐｒｔｒａｈｒｂｒｅｎｏｃｄＰＥｅｎｏｃｄＰｘｉｉｈｇｅｅｕａｒｇｈａｄｈａｅｃｉｓｌｓｅｌｏｅｅａｕｅｔｎｓｏｆｅｉｆｒｅｈｔｉｒ

07 竹纤维增强聚丙烯复合材料的研究

福建林学院学报2005,25(3):197~201Journa l of Fujian Co llege of Forestry竹纤维增强聚丙烯复合材料的研究①李正红(福建农林大学交通学院,福建福州350002)摘要:研究了竹纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能、热学性能、加工性能,采用电镜扫描分析了复合材料的界面及其微观结构1用多元统计分析中的主成分分析法,合理地确定竹纤维增强聚丙烯复合材料多项性能指标兼优的最佳纤维含量1关键词:竹纤维;聚丙烯;复合材料;界面改性剂;最佳纤维含量中图分类号:T B332文献标识码:A文章编号:1001-389X(2005)03-0197-05St udy on ba mboo c s fiber reinforced pol ypropyle ne co mpositeLI Zheng-hong(Traffic Coll ege,Fu jian Agri cu lt u re and Forestry Un ivers i ty,Fuz h ou350002,Ch i n a)Abstrac t:T he properties o f ba m boo c s fi ber rei n f o rced po l ypropy lene co m pos i te,s uch as m echanical prope rties,t her m a l properties and processi ng fl u i d ity,w ere st udied1M icrostruct ure of t he co m posite w as ana l y zed by scann i ng e l ectron m i croscope1The opti m u m fi ber proportion o f ba mboo c s fiber re i nforced po l ypropy l ene co m po site could be analyzed accura tely by opti m u m des i gn m ethod o f pr i ncipa l com ponent analysis1K ey word s:ba m boo c s fi ber;polypropy lene;co m pos ite;interface m odifier;opti m u m propo rti on o f fiber 近年来,研究原料资源丰富且对环境保护有利而负面影响小的新型植物纤维复合材料已成为材料科学和材料工业的重要课题[1~3]1目前国内外植物纤维增强热塑性塑料复合材料研究中作为基体的热塑性塑料主要是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等线形高聚物,作为增强相的植物纤维主要是力学性能较好、得率较高、成本较高的化学浆[4~6]1现阶段该复合材料制品的力学性能提高幅度不够大,产品多用于非主要受力件如汽车内衬板、内饰板等1但是,天然植物纤维资源丰富,价格低廉;它的密度比金属纤维及所有的无机纤维都小,而模量和拉伸强度与无机纤维相近1以天然植物纤维与热塑性塑料混合制备的复合材料具备一定的环境相容性,且具有质量轻,尺寸稳定性高,成本低,加工性能好和对生产设备磨损小的特点,在许多领域有着广阔的应用前景1提高植物纤维增强热塑性塑料复合材料的性能,使其应用于承载结构件如机械构件,是扩大产品应用范围的关键所在1文中对竹纤维增强聚丙烯复合材料进行研究,并用主成分分析法对其进行优化设计11实验111实验原料竹纤维在实验室制备,干度9215%,零距抗张强度5198kg#(15mm)-1,纤维数均长度0133mm,纤维重均长度1112mm1聚丙烯型号为ST510,产地为燕山石油化工公司,密度0191g#c m-3,拉伸强度23M Pa,冲击强度(缺口)215kJ#m-2,弯曲强度32M Pa,热变形温度58e1复合材料的界面改性剂羧化聚醚在实验室自行合成1112实验设备及仪器高速加热混合机SHR-100A型,张家港市亿利机械有限公司;双螺杆挤出机S H J-58型,南航塑料机械厂;注塑成型机P Y I-100PCⅡ型,宝源机械有限公司;万能材料试验机DLS-10A型,长春材①基金项目:福建省科技厅重点科学资助项目(闽科计[2001]H032)1作者简介:李正红(1964-),女,福建浦城人,副教授,从事植物纤维新材料研究1收稿日期:2004-11-29;修回日期:2005-01-171福建林学院学报第25卷料试验机厂;简支梁冲击试验机SDR 型,上海科学用品采购站;扫描电子显微镜X -650型,日本H -i tach;熔体流动速率仪R -300型,吉林大学科教仪器厂;热变形温度测试仪C W -83型,河北永德试验机厂1113 复合材料的制备按图1工艺流程制备竹纤维聚丙烯复合材料1114 复合材料性能测试复合材料拉伸强度按照GB /T1040)1992测试;弯曲强度按照GB /T9341)2000测试;冲击强度(缺图1 复合材料制备工艺流程Fi gure 1 Produ cti on fl o w chart of the co m pos it e 口)按照GB /T3682)2000测试;热变形温度按照GB1634)1979测试;熔体流动速率按照GB /T1043)1993测试1115 复合材料微观结构分析将复使材料试样在氮液中放置10~15m i n ,取出试样迅速脆断;断面镀银,用扫描电子显微镜于20k V 的电压下进行扫描12 结果与讨论211 复合材料力学性能在复合材料的各种性能中,力学性能处于较重要的地位1纤维增强复合材料主要由增强相、基体相和界面相组成,影响纤维增强复合材料强度的主要因素是纤维的强度、纤维含量和纤维与基体的界面结合情况1纤维的作用是承受载荷和提供强度,基体作用是保护和固定纤维,在纤维端部分以界面剪切的方式向纤维传递载荷1为了获得性能优良的竹纤维增强复合材料,需要研究纤维用量和界面改性剂对复合材料力学性能的影响1图2a 、b 、c 分别为竹纤维用量对竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度的影响1复合材料中界面改性剂用量均为4%(相对纤维和聚丙烯总量)1从图中可以看出,界面改性处理后,分散型竹纤维与聚丙烯共混成的纤维增强复合材料,其力学性能随竹纤维含量提高而增加;在竹纤维用量约大于25%之后(不同强度指标对应的纤维含量数值有所不同),其力学性能随竹纤维含量增加而迅速下降;没有界面改性处理的体系,竹纤维与聚丙烯共混的复合材料力学性能比聚丙烯基体性能差,且性能随着竹纤维含量的提高而降低1在纤维用量25%时,经过4%界面改性处理,竹纤维增强聚丙烯复合材料达到的力学性能指标为:拉伸强度29MPa 、弯曲强度42MPa 、冲击强度(缺口)519kJ #m -21图2d 、e 、f 分别为界面改性剂用量对竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度的影响,复合材料中纤维用量均为25%1从图中可以看出,界面改性剂处理对提高复合材料的力学性能有显著的效果,随着界面改性剂用量的增大,复合材料的力学性能得到提高,当界面改性剂用量大于4%(相对纤维和聚丙烯总量)时,复合材料的各项力学性能指标趋于稳定1212 复合材料加工性能熔体流动速率是衡量热塑性塑料基体复合材料加工性能的一个重要指标1图3为竹纤维用量对竹纤维增强聚丙烯复合材料熔体流动速率的影响1从图中可以看出,界面改性处理对复合材料熔体流动速率的影响较小1纤维用量对复合材料熔体流动速率的影响较大1纤维用量低于20%时,随着纤维用量的提高,复合材料的熔体流动速率迅速下降;纤维用量20%~40%,复合材料熔体流动速率基本稳定在314g #(10m i n )-1左右,可满足成型加工的要求1213 复合材料热学性能热变形温度是衡量复合材料热学性能的参数1图4为竹纤维用量对竹纤维增强聚丙烯复合材料热变形温度的影响1界面改性剂用量为4%(相对纤维和聚丙烯总量)1从图中可以看出,界面改性剂对复合材料热变形温度的影响较小,加入界面改性的纤维与聚丙烯共混体系热变形温度略高于聚丙烯基体的热198第3期李正红:竹纤维增强聚丙烯复合材料的研究图2 纤维及界面改性剂用量对复合材料性能影响F i gu re 2 E ffect of fi ber cap acit y and dosage of i n terface m od ifier on p roperties of thecomposite图3 纤维用量对复合材料熔体流动速率的影响图4 纤维用量对复合材料热变形温度的影响F i gu re 3 E ffect of fi ber proportion on m el t fl o w rate F i gu re 4 E ffect of fi ber proportion on heat d ist ortion te m perat ure变形温度1纤维用量对热变形温度的影响较大,在纤维用量少于30%时,复合材料的热变形温度随着纤维用量的增加而增加;纤维用量大于30%后,复合材料的热变形温度随着纤维用量的增加而降低1在纤维用量为30%时,复合材料热变形温度比原基体聚丙烯热变形温度提高约52%1214 复合材料最佳纤维含量确定纤维含量对纤维增强热塑性塑料复合材料的性能影响很大,是决定复合材料使用性能的主要因素1复合材料使用性能通常不是单一的,而是多种的综合1各性能指标与纤维含量间的变化关系不同,与其对应的最佳纤维含量也不同1在设计和制备竹纤维复合材料时,必须确定若干主要性能兼优的最佳纤维含量1这是设计和制造该复合材料的工作者必须解决的问题[7]1199福建林学院学报第25卷21411确定各单项主要性能指标对应的最佳纤维含量从图2和图4可以看出,各项性能实验测定值与纤维含量之间存在抛物线关系1运用抛物线方程,由计算机运算可以得到最优拟合的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度及热变形温度4项性能指标Y与纤维含量X之间对应的4个抛物线方程1对抛物线方程求一阶偏导和二阶偏导,结果表明,植物纤维含量与4项性能指标的抛物线关系均达极显著水平,并满足二阶偏导小于零的条件1因此,它们存在极值(最大值)1据此求出4项性能指标最大值及其对应的纤维含量值,即各单项性能指标对应的最佳纤维含量(表1)1表1复合材料性能与纤维含量关系方程Tab le1The equati ons and op ti m u m val ue of relati on s h i p bet w een prop ert y and fi ber con tent对应关系拟合的抛物线方程性能指标极大值对应最佳纤维含量/%拉伸强度与纤维含量Y=-0102022X2+017520X+211527328152M P a18197弯曲强度与纤维含量Y=-0102117X2+019568X+291527340134M P a22160冲击强度与纤维含量Y=-01006455X2+012872X+2138065158kJ#m-222125热变形温度与纤维含量Y=-0101740X2+113961X+581939486194e40112由表1可知,复合材料4项性能指标最大值对应的最佳纤维含量值并不相同,最佳纤维含量得值范围为:18197%~40112%1确定竹纤维增强聚丙烯复合材料综合的、4项性能指标皆优的最佳纤维含量,是我们力图解决的关键问题和达到的主要目的1为此进一步采用主成分分析法研究确定121412确定若干项性能指标兼优的最佳纤维含量由于采用抛物线方程无法得到一个4项性能兼优对应的最佳竹纤维含量值,故进一步采用主成分分析法计算4项性能指标综合的主分量,利用主分量值与竹纤维含量之间的关系确定最佳纤维含量1根据多元统计分析的主成分分析原理[8,9],编制计算机运算程序,对竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度及热变形温度4个变量的主成份分析,将其降维转化为一维(或二维)变量(主成分)处理1以累积贡献率大于75%为标准选择主分量的维数,从表2可知,4项性能指标对应的第一特征根的贡献率为71%(<75%),故取第一、二两个特征根,并据主成分方程计算第一、第二两个主分量,然后以特征根大小为权重值计算综合主分量,它也综合了4项性能指标的大部分信息1然后,以主分量值与对应的系列纤维含量为基础数据,建立两者之间的抛物线关系方程,计算主分量最大值及其对应的纤维含量值,该值就是4项性能指标兼优所对应的最佳植物纤维含量1据此,计算得到复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度及热变形温度4项性能指标兼优的最佳纤维含量为27171%1由于纤维含量20%~40%,复合材料熔体流动速率基本稳定在314 g#(10m in)-1,能满足成型的需要,综合考虑,确定出各项性能指标兼优的最佳纤维含量为27171%1表2复合材料性能与纤维含量关系的主成分分析Tab l e2Pri ncipal co m pon ent anal ys i s of rel ationsh i p b et w een property and fi ber conten t特征根贡献率/%主成分方程主成分纤维含量拟合抛物线方程相关系数最佳纤维含量/%218573 0197337114395177Y1=014806x1+015725x2+015637x3+013514x4Y2=-015830x1-010215x2+010127x3+018121x4Y=-0102475x2+113718x+451227901981127171215复合材料界面微观结构高模量纤维增强低模量基体材料,形成了高强度、高模量复合材料,影响复合材料强度的主要成分是增强纤维、基体与界面[10]1图5为未经界面改性处理的竹纤维增强聚丙烯复合材料纤维低温脆断断面扫描电镜图,复合材料中纤维含量25%1从图中可清楚的看到,界面层较松散或竹纤维与聚丙烯基体间有空隙,独立的单根纤维表面比较光滑,说明纤维与基体的粘结不良或低温脆断前纤维与基体已经分离,此种界面结合状态必然导致宏观力学强度较低1图6为经界面改性剂处理的纤维增强聚丙烯复合材料低温脆断断面扫描电镜图,复合材料中纤维含量25%,界面改性剂用量为4%1从图中可清楚的看到,竹纤维与聚丙烯基体结合紧密,纤维表面粘满了基体材料且粘结牢固,形成了坚实致密的界面结合层1致使试件低温脆断时,裂缝不能在界面上发生,转移到了基体的内部,使拔出纤维表面包裹着厚厚200第3期李正红:竹纤维增强聚丙烯复合材料的研究的一层基体1此种破坏形式显然要消耗更多的能量,宏观上表现为力学强度的提高1图5 无界面处理竹纤维/聚丙烯复合材料图6 界面处理竹纤维/聚丙烯复合材料(@150,纤维30%,界面改性剂0%) (@150,纤维30%,界面改性剂4%)F i gure 5 M icrostruct u re of i nterface untreat ed ba m boo s ' F i gu re 6 M i crostruct u re of i n terface treated ba m boo s 'fi ber and pol ypropy l ene co m pos it e fi ber and pol yp ropylene co mpos i te3 结论未经界面改性处理的竹纤维增强聚丙烯复合材料比聚丙烯基体的性能差1在纤维用量25%时,经过4%界面改性处理,竹纤维增强聚丙烯复合材料达到的力学性能指标为:拉伸强度29M Pa 、弯曲强度42M Pa 、冲击强度(缺口)519kJ #m -2,各项指标均高于原基体聚丙烯1用主成分分析法结合抛物线方程法优化确定植物纤维复合材料若干性能兼优所对应的最佳纤维含量,是一种较精确、较合理的方法1据此,计算得到竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度及热变形温度4项性能指标兼优的最佳纤维含量为27171%1由于纤维含量在20%~40%之间,复合材料熔体流动速率基本稳定在314g #(10m in)-1,能满足成型的需要,综合考虑,确定出各项性能指标兼优的最佳纤维含量为27171%1竹纤维增强聚丙烯复合材料中加入合适的界面改性剂,当纤维与基体复合时,形成了坚实致密的界面结合层1复合材料低温脆断后的界面微观结构表面,竹纤维与聚丙烯基体结合紧密,纤维表面粘满了基体材料且粘结牢固1参考文献:[1]赵义平,刘敏江,张环.热塑性树脂/植物纤维复合材料的纤维改性方法[J].中国塑料,2001,(12):17-201[2]肖加余,曾竟成.高性能天然植物纤维复合材料及其制品研究与开发现状[J].玻璃钢/复合材料,2000,(2):38-431[3]陈玉放,揣成智.植物纤维热塑性复合材料的开发及有关问题[J].现代塑料加工应用,1998,(2):50-531[4]蔺艳琴,揣成智,李树.聚丙烯/木纤维复合材料增强改性的研究[J].现代塑料加工应用,2000,(1):14-171[5]Ba taille P ,R i chard L,Sapieha S .Effects of ce llulose fi bers i n po l ypropylene co m po sites[J].P oly m Compos ,1989,10(2):1031[6]F e l e i x JM,G atenho l m P.The na t ure of adhesion i n com posites o f modified cell ulose fi bers and po lypropy l ene[J].J Appl P o l ym Sc,i 1991,(42):6091[7]沃丁柱.复合材料大全[M ].北京:化学工业出版社,20011649-650,1139-11431[8]项静恬,史久恩.非线性系统中数据处理的统计方法[M ].北京:科学出版社,20001174-1801[9]裴鑫德.多元统计分析及其应用[M 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长玻纤增强聚丙烯复合材料的力学性能研究

长玻纤增强聚丙烯复合材料的力学性能研究摘要：采用自行研制的熔体浸渍包覆长玻璃纤维装置,制备了长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料。

研究了玻纤含量、预浸料粒料长度及相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)含量对长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料力学性能的影响。

结果表明,长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)的力学性能明显优于短玻璃纤维增强聚丙烯,当玻纤含量在30%时,拉伸强度达到50 MP左右,冲击强度达到6kJ/m2左右,相容剂PP-g-MAH的加入增强了界面粘接强度,大幅度地提高了长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料的力学性能,当相容剂PP-g-MAH含量达到3%左右,其综合力学性能达到最佳值,拉伸强度达到100 MP左右,冲击强度达到10 kJ/m2左右。

关键词：熔体浸渍长玻璃纤维聚丙烯接枝马来酸酐通过自制的熔体浸渍包覆装置,制备了长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料,系统地研究了玻纤含量和长度对其力学性能的影响,研究了相容剂PP-G-MAH对PP/GF复合材料力学性能和断面形貌的影响。

熔体浸渍装置主要包括浸渍槽、分丝棍、牵引装置和切粒装置。

一、实验部分1.实验材料聚丙烯；玻璃纤维；PP-G-MAH。

2.实验工艺采用熔体浸渍包覆工艺制备3mm和18mm的LFT-PP粒料,挤出加工温度为150℃~225℃。

注塑压力:40Mpa~50Mpa；注射速度:40r/min；背压:3Mpa；冷却时间:40s。

二、结果与讨论1.成型过程中玻璃纤维长度及其分布数均长度(ln)和重均长度(lw)分别按照公式(1),(2)进行计算。

ln=∑nili/∑li(1)lw=∑nili2/∑nili(2)式中:li——样品中第i根纤维的长度;ni——长度在li与l +1之间的样品出现的频率。

玻纤在加工过程中因为断裂而影响其长度,纤维的断裂是由以下三方面的相互作用造成的:纤维/纤维、纤维/机械、纤维/聚合物。