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《扬州大学》 2013年
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表面附有织物热塑性玻璃钢的绿色循环应用研究

马景丽  
【摘要】:聚丙烯(PP)因其优良的加工和使用性能而逐渐成为五大通用塑料中发展最快的一种。与玻璃纤维复合后的热塑性玻璃钢(GRTP)材料更是广泛应用于汽车、航空、建筑、运动器材等行业。随着汽车工业的蓬勃发展,GRTP的用量也是日益增多。服役到期的GRTP以及生产过程中的飞边、次品和边角料的回收再利用逐渐受到人们的关注,具有关系到行业发展和造福后代的意义。本文利用机械力干法粉碎表面附有织物的热塑性玻璃钢边角料(RGRTP),通过强制喂料型双螺杆挤出机熔融共混,成功将此种RGRTP回收再利用,并制备出满足目标产品性能要求的绿色GRTP。同时深入探讨不同种类复合材料的流变行为、力学性能、增强增韧机理以及对PP结晶行为的影响。 (1)对RGRTP的分析结果显示:表面织物纤维在加工温度(180-220℃)范围下,呈无规交缠状而非熔融态;基体为α晶型聚丙烯;其中玻璃纤维含量为33.66%,具有回收再利用的价值。通过熔融共混法分别制备了10phr-50phr不同RGRTP含量的二元复合材料。并对其流变性能以及热、力学性能进行深入探讨,分析复合材料的微观结构、结晶行为、热稳定性和机械力学性能。结果表明,RGRTP的加入影响PP的结晶行为,使得复合材料的结晶温度(Tc)提高,结晶速率增大,结晶度(xc)降低,球晶尺寸减小。复数粘度(η*)下降,并以边角料含量30phr为界,纤维开始出现轻微团聚,复合材料的起始分解温度、峰值温度呈现先升后降的趋势。由于边角料中玻璃纤维的刚性效应使得复合材料的弯曲强度和模量上升,但韧性下降,并维持在6kJ·m-2左右。 (2)为降低工业生产成本并满足大型玻璃钢构件对模量的要求,故选用无机刚性粒子CaCO3作为填充料加入到复合材料中,以期在提高模量的同时可以对韧性有些贡献。研究了不同CaCO3含量对复合材料的增强增韧作用,重点分析CaCO3的加入对复合材料的热、力学性能、流变性能和结晶行为的影响。随CaCO3含量的增加,复合材料的模量逐渐上升。当CaCO3含量低于10phr时,复合材料强度、模量、韧性均提高。CaCO3的加入提高了复合材料的储能模量,并使其复数粘度(η*)以15phr为界呈现先降低后升高的走向;因CaCO3的异相成核作用,影响PP结晶行为,结晶温度(Tc)升高,过冷度(△T)下降,t1/2减小。 (3)鉴于目标产品对韧性的要求,且考虑到无机刚性粒子的增韧效果始终有限。故向体系中加入热塑性弹性体POE与CaCO3协同增韧。着重讨论了增韧机理以及对复合材料的结晶行为、热力学性能的影响。结果表明:POE作为分散相分布于PP基体中属部分相容体系,提高复合材料韧性的同时却降低其强度和刚性,这可能是由于其与无机刚性粒子之间没有形成良好的界面粘结。同时由于POE柔性长链结构影响PP的结晶行为,使其过冷度(△T)减小、结晶度(Xc)下降。低模量物质POE的加入使得复合材料的G'降低,热稳定性下降,复数粘度(η*)减小;并在含量低于5phr时,损耗因子(tanδ)出现肩峰。当POE含量为10phr时,POE增韧三元复合材料的成本(6350/t)和机械力学性能满足目标产品要求。
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ327.1;TB332

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