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《重庆理工大学》 2012年
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聚丙烯/玻璃纤维复合材料浮纤改善及其结构性能研究

王恒兵  
【摘要】:玻璃纤维增强聚丙烯(GFRPP)复合材料具有弹性模量高、强度大、尺寸稳定、热变形温度高、电性能优良、价格较低等优点,但在生产过程中,常常由于出现玻纤外露(浮纤现象)影响了制品的外观与使用。本文以聚丙烯(PP)和30%玻纤(GF)为基础,用石蜡(SL)、液晶高分子(LCP)及聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为对GFRPP进行共混改性,解决玻璃纤维外露,并研究SL、LCP对玻璃纤维取向和力学性能的影响。 加入适量石蜡能改善GFRPP浮纤现象。加入10份和14份石蜡,扫描电镜(SEM)观察发现GFRPP/SL复合材料玻璃纤维外露得到改善。注塑过程中,玻璃纤维在表层和剪切层受到明显的剪切作用获得了明显的取向,在芯层玻纤呈无规分布。但是,石蜡的加入使得GFRPP复合材料的力学性能降低。较PP/GF(70/30)体系,PP/GF/SL(70/30/10)体系的拉伸强度降低了11.56%,冲击强度降低了2.1%。热变形温度以及熔融温度分别下降了3.6℃和3.6℃,PP/GF/SL共混体系的结晶度最多降低了17.5%。随着石蜡量的增加,PP/GF/SL共混体系的相容性变差。 为了改善PP/GF/SL(70/30/10)体系性能,采用PP-g-MAH对PP/GF/SL(70/30/10)进行改性。随着PP-g-MAH的增多,复合材料的表面质量有恶化的趋势,出现浮纤的几率增大。玻纤在表层和剪切层的取向度很高,芯层无规取向;加入PP-g-MAH,降低了复合材料流动性能,冲击强度随着PP-g-MAH的增加而增加。加入2份的PP-g-MAH,熔体流动指数(MFR)下降了33%;拉伸强度增加了3.21%,使得PP结晶度增大了2.16%,结晶温度提高了3.7℃。PP-g-MAH有利于玻纤和PP基体界面粘结增加,提高相容性。 液晶具有良好的流动特性和力学性能,本文添加LCP来改善GFRPP表面质量。复合材料流动性能随着LCP量的增加而降低;添加5份LCP,很好地解决了玻纤浮纤现象,同时GFRPP材料得到增强增韧。与PP/GF(70/30)相比,PP/GF/LCP(70/30/5)的拉伸强度提高了62.7%,冲击强度较PP/GF(70/30)的冲击强度提高了18.12%;热变形温度提高了6.8℃。加入LCP降低了PP/GF/LCP体系的结晶度,PP/GF/LCP(70/30/5)的剪切层出现了γ-晶。但是,随着LCP量的增加,PP/GF/LCP共混体系的相容性变差。 为了改善PP/GF/LCP体系的相容性,添加PP-g-MAH对PP/GF/LCP进行改性。添加两份PP-g-MAH,体系基本没有出现玻璃纤维外露,随着PP-g-MAH的增加,PP/GF/LCP/PP-g-MAH体系玻璃纤维外露的情况加重。加入2份的PP-g-MAH,与PP/GF/LCP (70/30/5)相比,PP/GF/LCP/PP-g-MAH(70/30/5/2)共混体系的拉伸强度提高了1.05MPa,冲击强度降低了0.37MPa,热变形温度增加了6.5℃。PP-g-MAH增加了PP/GF/LCP/PP-g-MAH共混体系中PP的结晶度,体系剪切层中出现了α-晶、β-晶、γ-晶3种晶型。增加PP-g-MAH,PP/GF/LCP/PP-g-MAH共混体系的界面粘结以及相容性的影响不大。同时,在PP/GF/LCP(70/30/5)和PP/GF/LCP/PP-g-MAH(70/30/5/2)体系中,LCP在表层和剪切层的都形成了液晶“微纤”,芯层形成“微纤”很少。加入PP-g-MAH后,液晶“微纤”尺寸增大。
【学位授予单位】:重庆理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ325.14

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