玻纤增强聚丙烯的 配方设计制备与测试-.pptx

玻纤增强聚丙烯的配方设计、制备与测试黎明职业大学高分子材料加工技术专业《高分子材料配方技术》

内容来源”学位论文武俊《长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及改性》

Contents目录配方设计加工工艺复合材料的性能测试

01配方设计

01配方设计玻璃纤维塑料基体界面考虑

01配方设计界面考虑纤维-基体界面层的性质是决定复合材料性能优劣的至关重要因素，只有形成有效的纤维-基体界面层，使复合材料所受载荷有效地传递到纤维上，高模量的纤维才能起到增强作用由于玻璃纤维为无机增强材料，这势必会因为与有机树脂基体结构不同而导致它们的亲和力不强目前提高无机玻璃纤维与有机树脂基体的界面粘合力最简单有效的方法是使用偶联剂或者相容剂

01配方设计界面考虑相容剂在共混材料加入相容剂可以提高界面层有效性例如在玻璃纤维增强聚丙烯体系中，加入PP-g-MAHMAH（马来酸酐）上的活性基团与玻璃纤维表面基团反应，形成共价键PP-g-MAH本身的聚丙烯长链和聚丙烯基体具有相容性，界面粘接性显著提高，发生断裂时，裂纹垂直于玻璃纤维方向

01配方设计”配方的其他考虑：由于聚丙烯易氧化，因此可以在配方中适当添加抗氧剂

01配方设计组分质量分数PP聚丙烯50~95%玻璃纤维5~50%相容剂PP-g-MAH0.5~5%抗氧剂AT1010、AT168适量”基础配方

02加工工艺

02加工工艺预处理初混熔融挤出性能测试

02加工工艺预处理将PP、PP-g-MAH在80℃下干燥，≥2小时初混将PP、PP-g-MAH和抗氧剂放入高速混合机中高速混合5min

02加工工艺熔融挤出将混合料放入双螺杆挤出机加料斗中，由挤出机塑化物料，将玻璃纤维从挤出机排气孔加入，实现聚丙烯对连续玻璃纤维的浸润、牵引、冷却并造粒，得到长玻纤增强聚丙烯母粒测量玻璃纤维的含量，然后将长玻璃纤维母粒和PP按照一定的配比混合，调整复合材料中玻璃纤维的含量挤出机温度180~250℃、螺杆转速350rpm

02加工工艺测试共混料在注塑机中注塑成标准样条备用注塑温度：190~210℃，注塑压力30MPa

02加工工艺”如下图所示，本小节的参考资料中采取了专门的浸润装置

拓展熔融浸渍挤拉技术示意图

拓展熔融浸渍挤拉技术示意图

03复合材料的性能测试

03复合材料的性能测试”测试性能数据来自《长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及改性_武俊》比较不同的玻璃纤维含量、不同的制备方法对复合材料性能的影响拉伸强度测试冲击强度弯曲强度测试微观形貌测试热性能测试

拉伸强度测试

03复合材料的性能测试左图为玻璃纤维含量对复合材料拉伸强度的影响曲线图。从图中看到，对于注塑试样，随着玻璃纤维含量的提高，制品的拉伸强度逐渐增大，并且在玻纤含量从20%提高到30%的过程中增加幅度较大，在这个区间内，复合材料的拉伸强度提高了36.4%纯PP的拉伸强度：39.4MPa

03复合材料的性能测试当玻纤的质量分数达到43.3%时，注塑成型的复合材料，拉伸强度也随之达到了118.2MPa，比玻纤质量分数为15%时提高了50.8%。这是玻璃纤维与基体的界面性能和玻纤长径比综合作用的结果纯PP的拉伸强度：39.4MPa

03复合材料的性能测试蓝色的这条数据线则是通过模压得到的复合材料，即使采用同样的配方，模压得到的复合材料的拉伸强度比注塑试样的强度要低但是即使模压样品的拉伸强度没有注塑样品高，当玻璃纤维的质量分数为15%时，复合材料的拉伸强度为47.2MPa，比纯PP的39.4MPa提高了19.8%纯PP的拉伸强度：39.4MPa

03复合材料的性能测试比较图中两条曲线会发现，在拉伸强度的大小上，注塑成型的复合材料高于开炼-压制成型的复合材料，这是由两种成型方法的不同引起的，可能的原因有三个方面：首先，注塑成型时间短，两辊混炼的时间较长，考虑到力的作用方向和作用时间的不同，注塑成型更利于纤维长径比的保持纯PP的拉伸强度：39.4MPa

03复合材料的性能测试其次，注塑成型的温度高，使用注塑成型时聚丙烯熔体的黏度较小，对玻璃纤维的长度破坏较小，也有利于纤维长径比的保持纯PP的拉伸强度：39.4MPa

03复合材料的性能测试第三，使用开炼-压制成型前需要使用双辊筒混炼机对材料进行塑化、混炼，这个过程中基体树脂长时间与氧气接触，会在高温、高剪切和氧气的共同作用下发生一定程度的降解，也是导致开炼-压制成型试样机械性能较差的原因。纯PP的拉伸强度：39.4MPa

弯曲强度测试

03复合材料的性能测试左图展示了玻璃纤维含量对复合材料弯曲性能的影响。从图中可以看出，无论是开炼-压制成型还是注塑成型，复合材料的弯曲性能都随着玻纤含量的提高而提高

03复合材料的性能测试玻纤的质量分数从15%提