化学发泡剂含量对秸秆纤维/聚丙烯复合材料性能的影响机理

目的 揭示发泡剂含量对微发泡注塑成型秸秆纤维/聚丙烯复合材料(SF/PP)密度及力学性能的影响规律,提供制备低密度高性能SF/PP材料的发泡剂用量工艺参考。方法 以偶氮二甲酰胺(AC)为化学发泡剂,制备了注塑发泡SF/PP,利用扫描电子显微镜、电子万能实验机和红外光谱测试等手段,分析了不同发泡剂含量下SF/PP的拉伸、弯曲、冲击性能、泡孔微观形貌和分布以及复合材料红外光谱图,通过实验对比分析了不同发泡剂含量下材料性能的变化规律。结果 当AC含量增加时,微发泡SF/PP的密度先降低后升高,冲击强度则先升高后降低,拉伸和弯曲强度为逐渐降低。当AC的质量分数为4%时,微发泡SF/PP的综合性能最佳,泡孔结构最好;微发泡(SF/PP)红外光谱图结果显示,在3 420 cm⁻¹处的—OH伸缩振动峰强度高于未发泡复合材料的,这表明秸秆纤维表面极性增大,秸秆纤维与树脂之间的结合性变差,导致微发泡SF/PP的拉伸强度低于未发泡材料的。结论 适当增加AC含量可使复合材料获得微小、致密的泡孔微观结构,降低材料密度,提升产品的力学性能;但当AC含量过多时,泡孔坍塌会使泡孔直径增大、泡孔结构变差,从而影响复合材料的力学性能。     

EP含量对PP/PP-g-MAH/EP微孔发泡复合材料发泡行为及力学性能的影响

采用化学发泡法制备了聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/环氧树脂(PP/PP-g-MAH/EP)微孔复合发泡材料,研究了EP粉体含量对其发泡行为及力学性能的影响。结果表明,EP粉体在发泡过程中起异相成核作用,且与PP-g-MAH反应形成的交联网络结构提高了复合材料的熔体强度,从而显著改善了泡孔结构。随着EP含量增加,微孔发泡材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度都呈现先增大后减小的趋势。当EP含量为5%时,复合材料的泡孔尺寸最小,泡孔密度最大,泡孔分布最均匀,微孔发泡材料的冲击强度最大;当EP含量为1%时,拉伸强度、弯曲强度最大,发泡材料的综合力学性能最佳。     

三相存在下聚丙烯/纤维复合发泡材料的力学性能

采用密炼方式分别制备碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(AF)增强聚丙烯(PP)母粒,通过注塑成型制备相应的聚丙烯/纤维复合发泡材料,研究了3种纤维对微发泡聚丙烯/纤维复合发泡材料力学性能的影响。结果表明,PP/CF复合发泡材料的综合性能提高的幅度最大,其中拉伸、压缩、弯曲强度分别提高了100.9%,80.4%,126.5%;PP/AF复合发泡材料的韧性最好,相对于纯PP提高了151.2%;并且,PP/CF复合发泡材料的泡孔参数最好,泡孔尺寸为28.97μm,泡孔密度为8.58×106cm~(-3),泡孔尺寸分布达到9.22μm。     

PP-g-MAH改性SGF/PP泡沫复合材料的结构与力学性能研究

采用型内二次发泡工艺制备了马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)共混改性短玻璃纤维(SGF)/聚丙烯(PP)泡沫复合材料,考察了PP-g-MAH的含量对复合材料的泡孔形貌、微观结构和力学性能的影响。结果表明:PP-g-MAH的引入改善了泡沫体的发泡效果,平均孔径减小了约35%,泡孔密度提高近4倍且分布均匀;偶联剂的表面包覆和PP-g-MAH的共同作用改善了SGF与PP的相容性,显著增强了两者的界面结合;随SGF含量增加,SGF/PP泡沫复合材料的抗弯强度先增大后减小,而冲击强度则呈现先急剧增加而后趋缓的变化趋势。     

纤维对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的影响

采用化学发泡法注塑成型工艺制备了微发泡聚丙烯(PP)/纤维复合材料,通过流变理论和纤维与树脂的界面行为,研究了玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(AF)和碳纤维(CF)对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的影响。结果表明,纤维的加入可以有效改善微发泡PP材料的泡孔结构,改善效果CFGFAF,这归因于纤维的成核能力和PP/纤维复合材料流变性能的综合作用;比表面积越大、长度越短和分散性越好的纤维可以提供更多的成核点位置,从而可以获得具有较小泡孔尺寸和较大泡孔密度的微发泡材料。     

橡胶粒子对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为与力学性能的影响

利用型腔体积可控注塑发泡装置制备微发泡聚丙烯(PP)/粉末橡胶复合材料,通过橡胶粒子的分散性以及复合材料的结晶行为,研究不同橡胶粒子对聚丙烯复合材料发泡行为和力学性能的影响。结果表明:橡胶粒子的加入使微发泡聚丙烯材料的泡孔分布细密而均匀,微发泡聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/粉末丁腈胶(PP/PP-MAH/NBR)复合材料的发泡质量较理想,其泡孔密度和尺寸分别为7.64×106个/cm3,29.78μm;综合泡孔结构和力学性能,微发泡聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/粉末羧端基丁腈胶(PP/PP-MAH/CNBR)复合材料的力学性能最优,与纯PP比较其冲击强度提升了2.2倍,拉伸强度仅仅降低了26%,是理想的微发泡复合材料。     

玻璃纤维增强灌注型聚氨酯泡沫塑料的拉伸、压缩性能和破坏机理

研究了用短切玻璃纤维对硬质聚氨酯泡沫体的增强效果及拉伸、压缩的破坏行为。结果表明当纤维长为12 mm 时, 6 w t% 纤维含量的增强效果为最好, 可以使泡沫体的拉伸强度提高75% , 压缩强度提高25% , 压缩模量增加约30%。纤维增强的泡沫体拉伸产生的裂纹扩展时, 遇到纤维可能终止扩展(应力不大时) , 也可能发生偏转(应力较大时) ; 泡沫破坏时, 可能出现纤维拉出、拉断等不同的破坏形式。增强泡沫体在压缩破坏时, 主要是泡沫结构的支柱弯曲、扭转变形引起泡壁破裂和支柱失稳, 并导致材料的破坏。     

聚丙烯/β-环糊精复合材料发泡性能及力学性能的研究

以β-环糊精(BC)为成核剂,通过微孔注塑发泡工艺制备了发泡聚丙烯(PP)复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等技术,研究了不同含量BC (0.25%～7%,质量分数,下同)对发泡聚丙烯复合材料发泡性能及力学性能的影响。结果表明:随着BC的加入,PP的发泡性能得到明显改善。添加7%的BC可以得到理想的泡孔形貌,泡孔直径为27.17μm,密度达1.23×10~7cell/cm~3。BC的加入使PP的结晶温度、结晶速率、粘度均有明显改善,有利于PP在更高温度下结晶并防止泡孔坍塌和并泡。与发泡聚丙烯材料相比,发泡PP/BC复合材料的拉伸、弯曲、冲击强度分别提高了21.2%、7%、12%。     

玻璃纤维增强聚氨酯泡沫的性能研究

为了提高聚氨酯泡沫(PUF)的力学性能,通过使用短切玻璃纤维改性PUF的方法,实现了材料的增强增韧。分别取3%(wt,质量分数,下同)、5%和8%的同规格玻璃纤维改性PUF,对不同试样的泡孔形貌进行观察,同时对纯PUF和玻璃纤维增强PUF的压缩性能和弯曲性能进行研究。结果表明:当玻璃纤维含量为5%时玻璃纤维增强PUF的泡孔直径更小,泡孔结构更加均匀。PUF的力学性能随着玻璃纤维的加入先上升后下降,5%的玻璃纤维复合PUF的压缩性能和弯曲性能最好,当玻璃纤维含量为8%时,复合材料压缩强度和弯曲强度开始下降。     

聚丙烯/纳米二氧化钛复合材料的超临界流体微孔发泡

以聚丙烯(PP)/nano-TiO2复合材料为研究对象,采用快速降压超临界微孔发泡技术,制备了泡孔密度、泡孔直径分别为2.8×107cell/cm3~3.15×109cell/cm3,46.36μm~6.08μm的PP/nano-TiO2微孔复合材料。研究了复合材料中nano-TiO2的质量分数、饱和压力及发泡温度对PP/nano-TiO2复合材料发泡行为的影响,通过扫描电镜(SEM)对微孔形貌进行表征。结果表明,加入nano-TiO2可以改善PP的发泡性能,并得到泡孔分布均匀的闭孔发泡材料;随复合材料中nano-TiO2质量分数由1%提高到5%,泡孔密度增加,泡孔直径减小。对于nano-TiO2质量分数为3%的PP/nano-TiO2复合材料,随着饱和压力的增加,泡孔直径和泡孔密度都增加;随着发泡温度的升高,泡孔密度减小,泡孔直径变大。