聚丙烯复合材料研究进展
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黄 河 等 聚丙烯复合材料研究进展
聚 丙 烯 复 合 材 料 研 究 进 展
黄 河 ，李 磊 。方 伟 。袁 炜 （神 华 宁煤 集 团煤 化 工分公 司研 发 中心 ，宁夏银 川 ７５０４１１）
摘 要 ：按 照 增强 材料 和填 充 材料 的不 同 ，对 聚 丙烯 复合 材料 的研 究进 展进 行综 述 ，主要介 绍 了玻纤 增强 聚 丙烯 复合 材 料 、天 然纤 维／聚丙 烯 复合 材料 和无 机填 料／聚丙 烯复 合材 料 。
聚丙 烯复合 材 料 的种类 有很 多 ，但 是 按 其 增 强 材料 和填 料基 本 可归 纳 为玻 纤 增 强 、天 然 纤 维 增 强 或填 充 、无 机填 料填 充三 大类 。
ｌ 玻纤 增强 聚丙烯 复合材料
玻纤增强聚丙烯是指以聚丙烯为基体 ，玻璃纤 维为 增强 相 ，通 过 合 适 的加 工 方 式 使 其 复 合 ，以 提 高 聚丙 烯 的 物理 性 能 的 一 种 改 性 方 法 。玻 纤 增 强 聚丙烯 复 合材料 具 有 质 量 轻 、强 度 高 、耐 高 温 、耐腐 蚀等优点，与聚丙烯相 比其各项力学性 能能够提高 到先前的两倍到三倍不等 ，而像刚性和抗蠕变性等 其他性能能够提高到先前 的两倍到五倍不等 ，热变 形 温度 也得 到大 幅度 提高 。
目前 聚丙 烯 改 性 常 用 的方 法 有 化 学 改 性 和 物 理改性 。化学 改性主要是通 过改变 聚丙烯 的分子 结 构 以实 现 改 善 性 能 的 目 的 ，主要 手 段 有 共 聚 、接 枝 、交联等。物理改性的方式 主要有共混 、填充 、增 强 、表 面 改性 等 ，通 过 改 变 聚 丙 烯 的分 子 聚 集 态 结 构 以改善 其性 能 。其 中 填 充 和 增 强 的 方 法 因填 料 来源广泛 、加 工简单 、性 能调节范 围广等优点被 广 泛使 用 ，也 因此 发 展 出 了种 类 繁 多 的 聚 丙 烯 复 合 材料 。
关键词 ：聚丙烯 ，复合材料 ，玻璃纤维 ，天然纤维 ，无机填料 中 图分类 号 ：ＴＱ ３２５．１
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ ＨＵＡＮＧ Ｈｅ，ＬＩ Ｌｅｉ，ＦＡＮＧ Ｗｅｉ，ＹＵＡＮ Ｗｅｉ
（Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｒｅ，Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｅｎｈｕａ Ｎｉｎｇｘｉａ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５０４ １ １，Ｎｉｎｇｘｉａ，Ｃｈｉｎａ）
１．２．２ 不 饱 和聚酯 谢 婷 ¨。。等 采 用 不 饱 和 聚 酯 （ｕＰ）作 为 增 容 剂
来改善玻纤 和聚丙烯 界 面 间结 合 状况对 玻纤／聚 丙 烯 复 合 材 料 进 行 改 性 ，并 研 究 了 不 饱 和 聚 酯 （ＵＰ）的 用 量 对 玻 纤／聚 丙 烯 复 合 材 料 力 学 性 能 、 界 面 和 结 晶行 为 的 影 响 。结 果 表 明 ，随 着 ＵＰ的增 加 玻纤 ／聚丙 烯 复 合 材 料 的 拉 伸 和 冲击 性 能 先 上 升后下 降 ；加人适量 的 ＵＰ界 面相容剂 ，玻纤／聚丙 烯复合材 料界 面粘接 性能得 到很 大的改 善 ，从而 显 著提 高 了玻 璃 纤 维 增 强 复 合 材 料 的力 学 性 能 。 随 着 ＵＰ的 加 人 ，使 结 晶 峰 温 度 向 低 温 偏 移 ，并 且 结 晶 度逐 渐 降低 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｆｉｌｌｅｒｓ，ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｇｌａｓｓ ｆ ｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｎａｔｕｒａｌ ｆ ｉｂｅｒ／ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｎｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆｉｌｌｅｒ／ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．
６９
１．１ 玻纤 增强 聚丙 烯 的性 能研 究
影 响 玻 纤 增 强 聚 丙 烯 材 料 性 能 的 因 素 有 很 多 ，如玻纤 含 量 、玻 纤 长度 等 。Ｔｈｏｍａｓｏｎ和 Ｖｌｕｇ 在研究 对玻纤增强 聚丙烯 进行模 压 时 ，制 品的模 量 与玻纤含量成正 比 ，当玻纤 含量超过 ４０％后 制 品模 量 所 增 加 的量 变 得 很 小 了 ，而 且 玻 纤 的长 度 大 于 ０．５ｍｍ 后 ，纤 维 长 度 对 其 就 更 加 微 乎 其 微 了 －３ ３。 同 时 ，Ｔｈｏｍａｓｏｎ还 比 较 了注 塑 成 型 长 玻 纤增 强 聚 丙 烯 与短 玻 纤 增 强 聚 丙 烯 的 性 能 差 异 ， 发 现 当 玻 纤 含 量 少 于 ４０％ 时 长 玻 纤 增 强 聚 丙 烯 的性 能 相 对 短 玻 纤 的 要 优 异 很 多 ，而 通 过 降 低 玻 纤 直 径 的 方 法 可 以 提 高 短 玻 纤 增 强 聚 丙 烯 体 系
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｇｌａｓｓ ｆ ｉｂｅｒ，ｎａｔｕｒａｌ ｆ ｉｂｅｒ，ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆ ｉｌｌｅｒ
聚丙烯具有力 学性能优 良，热稳定 性高 ，加工 性能 优异 ，结 晶度 可调 范 围大 ，抗 腐 蚀 性 能 好 ，价 格 低廉 ，并 且 可 以 循 环 利 用 等 优 点 ，被 广 泛 应 用 于 工 业 、农业 、建筑、医疗卫生 、军 事科技 、１３常生活等各 个领 域 ｌ１］。但 ＰＰ也 存 在 许 多 缺 点 ，如 挤 出 成 型 过 程中熔体 的弹性大 、非牛顿性强 、成型收缩率大 、制 品 易翘 曲等 ，这些 缺 陷限 制 了 ＰＰ新 材 料 的开 发 、应 用 。 因此需 要 对 聚 丙 烯 进 行 改 性 以满 足 更 多 领 域 的需 求 。
上 世纪 五十 年 代 ，美 国公 司最 早 制 备 出短 纤 增 强聚Байду номын сангаас 烯 ，并 实 现 了工 业 化 生 产 ，七 十 年 代 出现 了 中长纤 增强 聚丙 烯 材料 ，近 年来 的研 究 热 点 主要 集 中在 连续 长纤增 强 聚丙烯 上 。
２０１６年第 ４５卷第 ２期
合 成材 料 老化 与应 用
聚 丙 烯 复 合 材 料 研 究 进 展
黄 河 ，李 磊 。方 伟 。袁 炜 （神 华 宁煤 集 团煤 化 工分公 司研 发 中心 ，宁夏银 川 ７５０４１１）
摘 要 ：按 照 增强 材料 和填 充 材料 的不 同 ，对 聚 丙烯 复合 材料 的研 究进 展进 行综 述 ，主要介 绍 了玻纤 增强 聚 丙烯 复合 材 料 、天 然纤 维／聚丙 烯 复合 材料 和无 机填 料／聚丙 烯复 合材 料 。
聚丙 烯复合 材 料 的种类 有很 多 ，但 是 按 其 增 强 材料 和填 料基 本 可归 纳 为玻 纤 增 强 、天 然 纤 维 增 强 或填 充 、无 机填 料填 充三 大类 。
ｌ 玻纤 增强 聚丙烯 复合材料
玻纤增强聚丙烯是指以聚丙烯为基体 ，玻璃纤 维为 增强 相 ，通 过 合 适 的加 工 方 式 使 其 复 合 ，以 提 高 聚丙 烯 的 物理 性 能 的 一 种 改 性 方 法 。玻 纤 增 强 聚丙烯 复 合材料 具 有 质 量 轻 、强 度 高 、耐 高 温 、耐腐 蚀等优点，与聚丙烯相 比其各项力学性 能能够提高 到先前的两倍到三倍不等 ，而像刚性和抗蠕变性等 其他性能能够提高到先前 的两倍到五倍不等 ，热变 形 温度 也得 到大 幅度 提高 。
目前 聚丙 烯 改 性 常 用 的方 法 有 化 学 改 性 和 物 理改性 。化学 改性主要是通 过改变 聚丙烯 的分子 结 构 以实 现 改 善 性 能 的 目 的 ，主要 手 段 有 共 聚 、接 枝 、交联等。物理改性的方式 主要有共混 、填充 、增 强 、表 面 改性 等 ，通 过 改 变 聚 丙 烯 的分 子 聚 集 态 结 构 以改善 其性 能 。其 中 填 充 和 增 强 的 方 法 因填 料 来源广泛 、加 工简单 、性 能调节范 围广等优点被 广 泛使 用 ，也 因此 发 展 出 了种 类 繁 多 的 聚 丙 烯 复 合 材料 。
关键词 ：聚丙烯 ，复合材料 ，玻璃纤维 ，天然纤维 ，无机填料 中 图分类 号 ：ＴＱ ３２５．１
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ ＨＵＡＮＧ Ｈｅ，ＬＩ Ｌｅｉ，ＦＡＮＧ Ｗｅｉ，ＹＵＡＮ Ｗｅｉ
（Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｒｅ，Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｅｎｈｕａ Ｎｉｎｇｘｉａ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５０４ １ １，Ｎｉｎｇｘｉａ，Ｃｈｉｎａ）
１．２．２ 不 饱 和聚酯 谢 婷 ¨。。等 采 用 不 饱 和 聚 酯 （ｕＰ）作 为 增 容 剂
来改善玻纤 和聚丙烯 界 面 间结 合 状况对 玻纤／聚 丙 烯 复 合 材 料 进 行 改 性 ，并 研 究 了 不 饱 和 聚 酯 （ＵＰ）的 用 量 对 玻 纤／聚 丙 烯 复 合 材 料 力 学 性 能 、 界 面 和 结 晶行 为 的 影 响 。结 果 表 明 ，随 着 ＵＰ的增 加 玻纤 ／聚丙 烯 复 合 材 料 的 拉 伸 和 冲击 性 能 先 上 升后下 降 ；加人适量 的 ＵＰ界 面相容剂 ，玻纤／聚丙 烯复合材 料界 面粘接 性能得 到很 大的改 善 ，从而 显 著提 高 了玻 璃 纤 维 增 强 复 合 材 料 的力 学 性 能 。 随 着 ＵＰ的 加 人 ，使 结 晶 峰 温 度 向 低 温 偏 移 ，并 且 结 晶 度逐 渐 降低 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｆｉｌｌｅｒｓ，ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｇｌａｓｓ ｆ ｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｎａｔｕｒａｌ ｆ ｉｂｅｒ／ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｎｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆｉｌｌｅｒ／ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．
６９
１．１ 玻纤 增强 聚丙 烯 的性 能研 究
影 响 玻 纤 增 强 聚 丙 烯 材 料 性 能 的 因 素 有 很 多 ，如玻纤 含 量 、玻 纤 长度 等 。Ｔｈｏｍａｓｏｎ和 Ｖｌｕｇ 在研究 对玻纤增强 聚丙烯 进行模 压 时 ，制 品的模 量 与玻纤含量成正 比 ，当玻纤 含量超过 ４０％后 制 品模 量 所 增 加 的量 变 得 很 小 了 ，而 且 玻 纤 的长 度 大 于 ０．５ｍｍ 后 ，纤 维 长 度 对 其 就 更 加 微 乎 其 微 了 －３ ３。 同 时 ，Ｔｈｏｍａｓｏｎ还 比 较 了注 塑 成 型 长 玻 纤增 强 聚 丙 烯 与短 玻 纤 增 强 聚 丙 烯 的 性 能 差 异 ， 发 现 当 玻 纤 含 量 少 于 ４０％ 时 长 玻 纤 增 强 聚 丙 烯 的性 能 相 对 短 玻 纤 的 要 优 异 很 多 ，而 通 过 降 低 玻 纤 直 径 的 方 法 可 以 提 高 短 玻 纤 增 强 聚 丙 烯 体 系
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｇｌａｓｓ ｆ ｉｂｅｒ，ｎａｔｕｒａｌ ｆ ｉｂｅｒ，ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆ ｉｌｌｅｒ
聚丙烯具有力 学性能优 良，热稳定 性高 ，加工 性能 优异 ，结 晶度 可调 范 围大 ，抗 腐 蚀 性 能 好 ，价 格 低廉 ，并 且 可 以 循 环 利 用 等 优 点 ，被 广 泛 应 用 于 工 业 、农业 、建筑、医疗卫生 、军 事科技 、１３常生活等各 个领 域 ｌ１］。但 ＰＰ也 存 在 许 多 缺 点 ，如 挤 出 成 型 过 程中熔体 的弹性大 、非牛顿性强 、成型收缩率大 、制 品 易翘 曲等 ，这些 缺 陷限 制 了 ＰＰ新 材 料 的开 发 、应 用 。 因此需 要 对 聚 丙 烯 进 行 改 性 以满 足 更 多 领 域 的需 求 。
上 世纪 五十 年 代 ，美 国公 司最 早 制 备 出短 纤 增 强聚Байду номын сангаас 烯 ，并 实 现 了工 业 化 生 产 ，七 十 年 代 出现 了 中长纤 增强 聚丙 烯 材料 ，近 年来 的研 究 热 点 主要 集 中在 连续 长纤增 强 聚丙烯 上 。
２０１６年第 ４５卷第 ２期
合 成材 料 老化 与应 用