聚丙烯/短玻璃纤维复合材料性能研究

采用双螺杆挤出机制备聚丙烯(PP)/玻璃纤维(GF)复合材料,加入马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH),并分别与环氧树脂(EP)及环氧树脂/咪唑固化剂(2E4MZ)复配,研究PP-g-MAH与EP及EP/2E4MZ复配对复合材料力学性能及黏结性能的影响。结果表明:少量EP的加入提高了PP-g-MAH的增容效果,复合材料的力学性能大幅提高,EP/2E4MZ体系更进一步提高了材料的力学性能。通过SEM照片确定断面纤维的平均拔出长度较短,表明材料力学性能得到改善。     

聚丙烯/环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

在聚丙烯(PP)基体中加入环氧树脂(EP)、固化剂、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH),通过动态固化制备了PP/EP复合材料,并对其相容性、力学性能、结晶性能等进行了研究。结果表明:PP/EP为不相容体系,PP-g-MAH作为反应性增容剂对体系的刚性和模量影响较大;通过EP和PP-g-MAH的接枝反应,增强了两相间的界面作用力,降低了EP分散相的尺寸,改善了PP/EP复合材料的力学性能。力学性能测试结果表明,EP与PP-g-MAH的最佳配比为1:1;等温结晶的偏光照片和DSC数据表明,EP阻碍了PP的结晶,使其球晶微细化、结晶度降低。     

长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能研究

采用熔体浸渍技术制备了长玻璃纤维母料(LGF/PP-g-MAH/PP)增强聚丙烯(PP)复合材料(LGF/PP)。通过双螺杆挤出机制备了同等配比的短玻纤增强聚丙烯(SGF/PP)复合材料。研究了LGF含量、环氧树脂(EP)和固化剂(2E4MZ)对LGF/PP复合材料的力学性能影响。结果表明:当LGF质量分数为35%～40%时,LGF/PP的综合力学性能最好,且明显优于同样组成的SGF/PP复合材料。EP和含固化剂(2E4MZ)的EP对LGF/PP复合材料的力学性能提高有一定的作用。SEM照片分析表明:EP的加入能改善玻纤与聚丙烯基体的界面粘接。     

动态固化聚丙烯／马来酸酐接枝聚丙烯／滑石粉／环氧树脂复合材料研究

将动态硫化技术应用于热塑性树脂／填料／热固性树脂复合体系，制备了动态固化聚丙烯(PP)／马来酸酐接枝PP(PP-g-MAH)/滑石粉(Talc)／环氧树脂(EP)复合材料。研究了动态固化PP／PP-g-MAH/Talc／EP复合材料的界面作用、形态结构、力学性能以及热稳定性。实验结果表明：PP／PP-g—MAH的加入，可明显增加PP/Talc复合材料的界面作用。在动态固化PP／PP-g-MAH/Talc／EP复合材料中，PP和Talc两相界面更加模糊，动态固化EP进一步增加了PP和Talc间的界面作用。当EP的用量超过5份时，部分EP呈颗粒状分布在PP基体中。与PP／PP-g-MAH/Talc／EP和PP／PP-MAH-Talc／EP复合材料相比，动态固化PP／PP-g-MAH/Talc／EP复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲模量均有明显提高。当EP用量超过5份时，复合材料的冲击强度和断裂伸长率明显降低，但拉伸强度和弯曲模量继续增加。热分析表明动态固化PP／PP-g-MAH/Talc／EP复合材料具有较高的热稳定性。     

玻璃纤维增强聚丙烯的力学性能研究

研究了玻璃纤维(GF)和马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)对聚丙烯力学性能的影响。结果表明:随着GF与PP的质量比增加,玻璃纤维增强聚丙烯的拉伸强度增加,冲击强度总体呈下降趋势。当PP与GF的质量比为55∶45时,拉伸强度最高,达到45MPa。当PP与GF的质量比一定时,在玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中添加增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH),可使其拉伸强度得到很大的提高,但是冲击性能却下降。当PP与GF的质量比为75∶25时,随PP-g-MAH与PP/GF复合材料的质量比增加,其拉伸强度先增大后减小,其冲击性能总体呈下降趋势。当PP-g-MAH,PP和GF的质量比为15∶75∶25时,其综合性能最优,拉伸强度为50.5MPa,冲击强度为4.3kJ/m2。     

高韧性高强度聚丙烯复合材料的研究

研究了自制的马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和马来酸酐、苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-MAH-g-St)2种增容剂对聚丙烯/聚烯烃弹性体/玻璃纤维(PP/POE/GF)复合材料力学性能的影响,利用扫描电子显微镜观察了试样断口形貌。结果表明,2种增容剂均显著改善了GF与PP基体的界面粘结强度,从而提高了复合材料的力学性能;就2种增容剂的效果而言,PP-g-MAH-g-St的增容效果远优于PP-g-MAH。当PP-g-MAH-g-St的质量分数为8%时,PP/POE/GF/PP-g-MAH-g-St复合材料的综合性能已接近常用工程塑料的性能。     

长玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究

采用熔体浸渍包覆长玻璃纤维装置制备了长玻纤增强聚丙烯(PP/LFT)复合材料,通过双螺杆挤出机制备了同等配比的短玻纤增强聚丙烯(PP/SFT)复合材料。研究了增容剂含量、预浸料颗粒长度以及加工工艺对玻纤增强聚丙烯(PP/GF)复合材料力学性能的影响。结果表明:PP/LFT复合材料的力学性能明显优于PP/SFT复合材料,其拉伸强度及缺口冲击强度分别可达115.0 MPa和42.4 kJ/m~2;增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)的加入明显改善了GF与PP间的界面黏结强度,进一步提升了复合材料的力学性能,相比之下,增容剂对PP/SFT复合材料的性能提升效果更为明显;提高预浸料颗粒长度有利于复合材料纤维保留长度和力学性能的提升;适度提高加工温度,可进一步提高浸渍效果和复合材料的力学性能。     

玻纤增强共聚聚丙烯高性能化的研究

利用韧性优良的共聚聚丙烯(PPR)作为增强基体,通过玻纤(GF)与PPR制备高性能PPR/GF复合材料,研究了流动改性剂、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和玻纤的含量以及挤出次数对PPR/GF复合材料结构与性能的影响.结果表明:自制的流动改性剂可大幅增加PPR/GF的熔体质量流动速率,流动性可适用于注塑工艺;PP-g-MAH增加了PPR基体与GF之间的界面相互作用,提高PP/GF复合材料的力学性能;随玻纤含量增加,PP/GF复合材料的拉伸强度和模量大幅增加,缺口冲击强度和断裂伸长率有所降低,但材料的韧性仍保持较高水平,所制备PPR/GF/PP-g-MAH共混材料的性能与ABS相当,可替代ABS工程塑料作为结构件使用;多次挤出加工会降低PPR/GF复合材料中玻纤的平均长度和材料的力学性能.     

玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究

研究了玻纤(GF)、SEBS和聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)用量对GF增强聚丙烯复合材料性能的影响,以及PP/GF(65/35)、PP-g-MAH/PP/GF(15/65/35)的微观形态。结果表明:随着GF用量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量增加,断裂伸长率降低,冲击强度先减小后增大,PP/GF复合材料断面呈脆性断裂;在PP/GF中添加增韧剂SEBS可以提高复合材料的冲击强度,但拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲模量均减小;在PP/GF中添加增容剂PP-g-MAH,可使其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度均得到提高,当PP-g-MAH/PP/GF为15/65/35时,复合材料性能优异,材料断面呈韧性断裂。     

PP-g-MAH增容膨胀阻燃聚丙烯体系的研究

利用熔融共混制备了聚丙烯/膨胀型阻燃剂/马来酸酐接枝聚丙烯(PP/IFR/PP-g-MAH)阻燃复合材料。通过极限氧指数、热重分析、扫描电子显微镜及力学性能测试研究了PP-g-MAH对阻燃复合材料的阻燃性、热稳定性、微观形貌及力学性能的影响。结果表明,PP-g-MAH作为相容剂,当添加5 %的PP-g-MAH时,复合材料的极限氧指数达到30 %, 垂直燃烧达到UL 94 V-0级;随着PP-g-MAH含量的增加,阻燃剂和基体PP之间的界面作用力提高,体系的拉伸强度和弯曲强度均有提升,冲击强度减小幅度不大;与未加PP-g-MAH的复合材料相比,添加相容剂的复合材料成炭率明显提高。     

PP/纳米SiO2/PP-g-MAH复合材料的研究

通过熔融共混法制备了PP/纳米SiO2/PP-g-MAH复合材料。研究了纳米SiO2和PP-g-MAH用量对PP基体性能的影响。通过力学性能测试、DSC热分析和SEM照片观测对PP/纳米SiO2和PP/纳米SiO2/PP-g-MAH复合材料的结构和性能进行了系统的研究。结果表明:2%的纳米SiO2和10%PP-g-MAH有较好的协同效应。可以使复合材料的缺口冲击强度提高80%,拉伸强度提高12.5%。DSC表明,纳米SiO2对PP基体有异相成核作用。SEM电镜分析得出,经表面改性的纳米SiO2均匀地分散于PP基体中,从而起到良好的改性作用。     

长玻纤增强PP/PA6合金材料的性能

以连续长玻璃纤维为增强材料,以聚丙烯(PP)与尼龙(PA)6树脂为基体,以马来酸酐接枝PP(PP-g-MAH)作为相容剂,经过双螺杆挤出机和特制的浸润装置制备了长玻纤增强PP/PA6合金材料。通过常规力学性能、球压痕硬度、耐划伤、热变形温度等测试和微观结构分析,考察了PA6含量及其与PP-g-MAH质量比对合金材料强度、刚性、常低温冲击性能、硬度、耐刮擦以及耐热性能的影响。结果显示,当PA6/PP-g-MAH质量比为2,即PA6含量为10份,PP-g-MAH含量为5份时,合金材料的综合性能达到最佳;当PA6/PP-g-MAH质量比低于2时,PA6特性优势随着其含量增加而提升,而当PA6/PP-g-MAH质量比高于2时,相容剂不足以增容PP/PA6两相,综合性能有所衰减。所制备的长玻纤增强PP/PA6合金材料具有较好的强度、刚性、韧性、硬度以及更好的–40℃冲击性能,且其密度低,耐刮擦性能优异,在特殊领域如电动工具外壳具有广阔的应用前景。     

PP/AS共混物的制备及性能研究

采用环氧树脂(E51)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)或苯乙烯-顺丁烯二酸酐(马来酸酐)共聚物(SMA)增容PP与丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)共混体系,重点研究了环氧树脂含量、固化剂(2E4MZ)以及热处理对PP/AS合金体系力学性能的影响,并辅以扫描电镜(SEM)进行微观结构分析以及差示扫描量热仪(DSC)进行结晶行为分析。研究表明,环氧树脂的加入提高了体系的相容性,材料的性能尤其是刚度得到较大提高,当环氧树脂用量为3份,固化剂用量为环氧树脂用量的4%时,体系的刚性最佳,弯曲模量高达1.75 GPa;热处理后,合金体系的结晶度提高,刚性进一步提高至1.84 GPa。     

注射发泡成型聚丙烯/木粉发泡复合材料配方体系的研究

采用化学发泡法,在普通注塑机上制备了聚丙烯（PP）/木粉复合发泡材料,考察了发泡剂偶氮二甲酰胺（AC）、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）和木粉含量对PP/木粉复合发泡材料的力学性能、断面微观结构及表观密度的影响。结果表明,当AC含量为1.2份时,复合材料的发泡效果最好,冲击强度达到最大值20.23 kJ/m2;当PP-g-MAH含量为15份时,显著改善了木粉和PP界面之间的相容性,同时提高了复合材料的力学性能和发泡效果;木粉含量过高时,复合材料的表观密度变大,力学性能下降,发泡效果变差,当木粉含量为30份时,复合材料的各项性能较好。     

超支化聚合物对聚丙烯/剑麻纤维复合材料性能影响

为改善剑麻纤维(SF)与聚丙烯(PP)之间的相容性,在PP/SF复合材料中添加超支化聚酯(H101)、超支化环氧树脂(E102),研究了两种超支化聚合物(HBP)的热稳定性及对PP/SF复合材力学性能、熔体流动性和微观形貌的影响。热重分析表明,所使用的HBP均具有较好的热稳定性;扫描电子显微镜分析发现,HBP的加入使基体与纤维结合得更加紧密;力学性能测试表明,H101可不同程度地提高复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度;E102可提高复合材料的拉伸及冲击强度,当E102含量为10%时,与PP/SF复合材料相比,冲击强度提高了72.24%。尽管HBP含量较高时复合材料的力学性能提高,但HBP会降低复合材料的熔体流动速率,选择HBP含量时需要综合考虑。     

长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备及力学性能

使用熔融浸渍法制备了长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(LFTPP–G),研究了不同纤维含量、不同牵引速度及不同相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明,玻璃纤维在复合材料体系中起增强增韧作用,复合材料力学性能随纤维含量增加而升高;提高牵引速度可以提高生产效率,但复合材料的力学性能及纤维分散性能随之降低;相容剂PP-g-MAH的加入改善了玻璃纤维与树脂的界面结合。当使用自制的浸渍装置且玻璃纤维质量分数为50%、牵引速度为30 m/min、相容剂PP-g-MAH质量分数2%时,制得LFTPP–G具有较好的综合力学性能,其缺口冲击强度相较于纯聚丙烯树脂提高了1323%。     

Study of dynamically cured PP/MAH‐g‐PP/talc/epoxy composites

In the present study, an epoxy resin was dynamically cured in a polypropylene (PP)/maleic anhydride–grafted PP (MAH‐g‐PP)/talc matrix to prepare dynamically cured PP/MAH‐g‐PP/talc/epoxy composites. An increase in the torque at equilibrium showed that epoxy resin in the PP/MAH‐g‐PP/talc composites had been cured by 2‐ethylene‐4‐methane‐imidazole. Scanning electron microscopy analysis showed that MAH‐g‐PP and an epoxy resin had effectively increased the interaction adhesion between PP and the talc in the PP/talc composites. Dynamic curing of the epoxy resin further increased the interaction adhesion. The dynamically cured PP/MAH‐g‐PP/talc/epoxy composites had higher crystallization peaks than did the PP/talc composites. Thermogravimetric analysis showed that the addition of MAH‐g‐PP and the epoxy resin into the PP/talc composites caused an obvious improvement in the thermal stability. The dynamically cured PP/MAH‐g‐PP/talc/epoxy composites had the best thermal stability of all the PP/talc composites. The PP/MAH‐g‐PP/talc/epoxy composites had better mechanical properties than did the PP/MAH‐g‐PP/talc composites, and the dynamically cured PP/MAH‐g‐PP/talc/epoxy composites had the best mechanical properties of all the PP/talc composites, which can be attributed to the better interaction adhesion between the PP and the talc. The suitable content of epoxy resin in the composites was about 5 wt %. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2006