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PC与PP的玻纤增强改性及性能研究

李秀红  
【摘要】:玻纤增强复合材料以其较高的强度、刚度、热稳定性,以及在加工性能和成本等方面上的优势,是工程中急需的先进材料。研究玻纤增强塑料的制备与增强方法,对于促进玻纤增强塑料在工程中的应用以及塑料改性方法的发展等,都具有重要的理论和工程价值。 本文针对玻纤增强PC体系冲击韧性降低较多、阻燃性能达不到UL94的V-0级等问题,研究了玻纤含量、不同类型的增韧剂以及多种阻燃剂对玻纤增强PC体系的影响规律,获得了综合性能优异的阻燃玻纤增强材料;针对半结晶材料PP刚度和韧性较低的问题,研究了成核剂、玻纤含量、相容剂以及增韧剂等对增强PP体系的性能影响和改性机理等;以玻纤增强PC材料为例,研究了在不同挤出工艺条件下玻纤增强材料性能的差异,获得了可应用于新材料开发和生产的理论和实践经验。 玻纤与PC经双螺杆挤出机中熔融共混挤出,研究了玻纤增强PC体系组分比以及各种助剂(增韧剂、阻燃剂、硅酮粉)对于增强体系各项性能的影响。结果表明玻纤含量的增加能显著提高材料的强度、刚度以及热变形温度,但会降低材料的韧性;MBS、EMA、SMA以及有机硅型四种增韧剂中有机硅型增韧效果最优异;SMA是对体系的强度和刚度没有明显降低;润滑剂硅酮粉能够提高体系的加工流动性和冲击韧性。 通过有机磷酸盐类TPP和TPP+RDP、有机硅磺酸盐类(RT-200N)三种阻燃体系对玻纤增强PC进行阻燃改性。遵照UL94阻燃标准的测试结果表明RT-200N对体系的阻燃效果最佳;凝聚相阻燃为主的RDP复配气相阻燃为主的TPP比TPP单独使用阻燃效果更优异;磷系阻燃剂显著降低了体系的力学性能和热变形温度;此外有机硅磺酸盐阻燃体系的综合性能明显优于磷系阻燃体系。 通过有机磷酸盐类NA-40和羧酸盐类NA-9930T两种α型成核剂对PP进行成核剂改性。结果表明两种成核剂均能明显提高PP的结晶温度和结晶度;NA-40对强度、刚度和热变形温度提高更明显;NA-9930T对弯曲模量的改善效果更好,同时能使其韧性保持稳定。 研究了玻纤含量、酸酐类相容剂以及增韧剂对玻纤增强PP体系各方面性能的影响。结果表明玻纤可显著提高PP的刚度、强度等力学性能,同时可显著改善其热变形温度低和成型收缩率高的缺陷;玻纤与PP极性差别较大,PP-g-MAH可明显改善两者的相容性,从而提高材料的综合性能;采用共聚PP复配弹性体POE对体系增韧,在获得优异韧性的同时使体系强度保持稳定。 在对玻纤增强PC和玻纤增强PP相关性能研究的基础上,以实际生产中的家电产品为应用目标,开发出了满足生产性能要求的无卤阻燃玻纤增强PC和高刚高抗冲增强PP两款专用料,并通过了相关的工程检测。 以玻纤增强PC的挤出工艺为例,研究了玻纤添加方式、螺杆组合方式以及螺杆转速对玻纤材料性能的影响。研究发现侧喂料口加入玻纤、分布和分散混合能力适宜的螺杆组合形式以及匹配的主机转速都能够改善玻纤增强PC的综合性能。这为今后新材料的开发和生产实践提供参考和依据。


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