玻璃纤维增强聚丙烯木粉发泡复合材料的结构和性能研究.pdf

玻璃纤维增强聚丙烯Y术粉发泡复合材料的结构与性能研究 中文摘要 玻璃纤维增强聚丙烯／木粉发泡复合材料的 结构和性能研究 中 文摘要 热塑性木塑复合材料是一种近年来受到广泛关注，并且发展迅速的经济、环保的 新材料。本文研究了注塑发泡的技术，并制备了聚丙烯／木粉发泡复合材料和玻璃纤 维／聚丙烯／木粉发泡复合材料。研究其加工工艺、相容剂、成核剂、引发剂过氧化二 异丙苯(DCP)／交联剂二乙烯基苯(DVB)、发泡剂和硅烷偶联剂对木粉的表面处理、 木粉含量和玻璃纤维含量等对材料的发泡效果、力学性能和聚丙烯结晶等方面的影 响。并得到了如下主要结论： I．注塑得到的PP／木粉发泡复合材料和GF／PP!木粉发泡复合材料均呈现三层式 夹层结构：中间层分布着泡孔，以及两个结实无泡孔的外层。在发泡区域和外层之间， 分布着一个过渡区。同时，在过渡区内，泡孔沿着熔体流动的方向会产生变形。这种 泡孔的变形，随注塑速度的提高而增大； 2．随着注塑流量的增大，PP!木粉发泡复合材料的密度变小，发泡倍率提高，材 料的力学性能下降。但发泡材料的综合性能提高了： 3．不同的注塑流量对PP的结晶形态没有影响，都得到Q晶型和B晶型聚丙烯， 但注塑流量的增大会使得PP的结晶度略有提高； 4．加入相容剂MAH．PP后，由于木纤维和PP基体的界面结合得到了提高，降 低了PPI木粉发泡复合材料的密度，大幅提高了材料的发泡倍率：同时，PPI木粉发泡 复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度降低了，但拉伸和弯曲模量增大了，并且材料的拉 ‘ 伸和弯曲比强度提高了； 5．随发泡剂用量的增大，PP／木粉发泡复合材料的发泡效果逐步提高。且当发泡 剂用量达到0．6％以后，再增加发泡剂用量对材料发泡效果的提高有限。同时，PP／ 木粉发泡复合材料的力学性能随发泡剂用量的增大而变差，且当发泡剂用量为O．6％ 玻璃纤维增强聚丙烯／木粉发泡复合材料的结构与性能研究 中文摘要 时，PP／木粉发泡复合材料的综合性能最佳； 6．与未添加成核剂滑石粉的试样相比较，添加了滑石粉的PP／木粉发泡复合材料 的密度有明显的降低。当滑石粉的用量为3％时，材料的发泡效果最佳；此后，再增 大滑石粉用量，材料的密度增大，发泡倍率减小。同时，添加了成核剂后，材料的力 学性能明显下降。当滑石粉含量达到3％以后，随滑石粉用量的增大，材料的拉伸和 弯曲性能随之降低，而冲击性能随之增大而上升。 7．滑石粉的加入未引起PP晶相的明显转变。随滑石粉用量的增加，PP／木粉发 泡复合材料中PP的结晶度随之上升。 8．PP交联有利于PP／木粉发泡复合材料获得较低的密度和较高的发泡倍率。且当 DVB含量达到1．2％时，可以获得最佳的发泡效果，与未加交联剂的复合材料相比， 密度下降了4％，发泡倍率上升了28％。并且从总体上来看，随着交联剂的加入及含 量的提高，力学性能随之提高了，这是因为交联PP形成了网络的缘故。 9．随DVB含量的增加，PP／木粉发泡复合材料中PP的结晶度随之下降，说明 DVB不利于PP的交联。 lO．由于PP和木粉的密度不同，引起了PP／木粉发泡复合材料的密度随木粉含量 的增加而增大，且材料的发泡倍率在木粉含量为30％时达到最大。至于材料的力学 性能方面，提高木粉含量有利于提高材料的拉伸和弯曲性能，而不利于材料的冲击性 能。当木粉含量为30％时，材料的综合性能最佳。 11．由于木粉在PP的结晶过程中充当了成核剂，所以木粉的加入使得PP结晶状 态发生了Q晶型到吕晶型的转变，并且随木粉含量的增大，PP的结晶度也随之增大。 烷偶联剂处理都能改善GF／PP／木粉发泡复合材料的发泡效果，得到更低的密度和更 高的发泡倍率。除添加成核剂滑石粉之外，上述其他各项都能提高材料的力学性能。 13．GF／PP／木粉发泡复合材料的发泡倍率低于PP／木粉发泡复合材料；随着GF含 量的增加，GF，PP／木粉发泡复合材料的密度随之增大，但当GF含量由5％增加到15％ 的过程中，材料的发泡倍率随着GF含量的增大而增大。由于木粉和PP密度的不同 使得材料的密度随木粉含量的增加而增大；同时，材料的发泡倍率随木粉含量的增大 而增大。