长玻璃纤维/聚丙烯复合材料粒料注塑制品的拉伸强度

利用自行研制的玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)预浸装置,制备了长玻纤增强聚丙烯(LGFRP)粒料,并通过普通注塑机注塑成型。研究了界面改性、粒料长度、浸渍程度及退火处理等对注塑试样拉伸强度的影响。试验发现,用接枝马来酸酐PP作为界面相容剂,试样的拉伸强度明显提高。当接枝马来酸酐量占PP量的0.3 %左右时,试样强度达到最大值。长纤维粒料内纤维浸渍度越高,注塑试样的强度越好。15 mm和5 mm长纤维粒料注塑成型试样的拉伸强度均高于10 mm粒料注塑成型的试样。退火处理可较大程度地提高注塑试样的拉伸强度。     

注塑成型长玻璃纤维/聚丙烯复合材料的冲击韧性

利用自行研制的连续纤维/热塑性树脂浸渍装置,制备了注塑成型用长玻璃纤维增强聚丙烯粒料。利用Charpy冲击试验,研究了界面相容剂(接枝马来酸酐聚丙烯)的用量、粒料长度等对注塑试样冲击韧性的影响。试验发现,随着接枝聚丙烯含量的增加,试样的冲击韧性显著提高。但当接枝聚丙烯含量达到一定程度时,冲击韧性反而下降。注塑试样的冲击韧性随长纤维粒料的长度增加和冲击试样模具的浇口尺寸变大而升高。对于平板材料,冲击试样所处的位置不同,其韧性也有较大的变化。试验还发现,退火处理可以有效地提高注塑试样的冲击韧性。      

超分散剂对剑麻纤维/长玻纤/聚丙烯复合材料性能的影响

以自制超支化分散剂(HBD)为改性剂,制备剑麻纤维(SF)/长玻纤(LGF)/聚丙烯(PP)复合材料,探讨超分散剂对SF/LGF/PP复合材料的力学性能、热性能、结晶性能的影响。采用扫描电镜(SEM)观察SF/LGF/PP复合材料的冲击断面形貌,分析纤维与聚丙烯树脂的界面相容性。实验结果表明,经HBD改性后的SF/LGF/PP复合材料的冲击强度、弯曲强度分别比未经分散剂改性的复合材料提高了35.2%和6%,复合材料的热稳定性、聚丙烯相的结晶速率和结晶度有所提高,HBD的加入使得复合材料的储能模量提高,损耗系数降低。     

水环境下剑麻纤维/玻璃纤维/聚丙烯复合材料的性能研究

以聚丙烯树脂(PP)为基体,剑麻纤维(SF)、玻璃纤维(GF)为增强材料。采用熔融共混、模压成型工艺制备PP/SF/GF复合材料。室温条件下,将试样在水中浸泡不同时间,分析其吸水率及性能的变化。结果表明,复合材料的吸水率均随浸泡时间的延长和SF/GF含量的增加而逐渐增加,其冲击强度和弯曲强度均随浸泡时间和SF/GF含量的增加呈下降趋势。同时,复合材料的热稳定性、PP相的结晶速率及结晶度也有所降低。     

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。     

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。     

超声振动对玻纤增强聚丙烯复合材料注射成型特性的影响

为了研究超声振动对纤维增强复合材料注射成型特性的影响,利用自行开发的超声辅助可视化注射成型实验装置对不同玻纤(GF)含量的GF增强聚丙烯(PP)复合材料进行了超声外场作用下的可视化实验,观测分析了超声功率对复合熔体充填流动行为的影响。此外,通过对试样不同部位的金相观察,分析了超声功率对复合材料纤维取向的影响。结果表明:超声功率会对复合材料注射成型的充填流动行为及制品的纤维取向产生影响,而复合材料纤维含量对超声振动的效果也有直接影响。在纤维含量较低时,超声振动对基体材料微观形态的作用为影响复合材料充填流动性及纤维取向的主因;在纤维含量较高时,超声振动对纤维的作用为影响复合材料充填流动性及纤维取向的主因。研究结果为复合材料超声辅助成型技术的发展提供了依据。     

拉伸速度和制样方式对聚苯乙烯和聚丙烯拉伸性能的影响

研究了拉伸速度及制样方式对聚苯乙烯(PP)和聚丙烯(PS)材料的拉伸强度和断后伸长率的影响。结果表明:随着拉伸速度的增大,两种材料的拉伸强度均有所增加,而断后伸长率却呈现出不同的变化;PS注塑成型试样的拉伸强度和断后伸长率都明显高于压制成型试样,PP注塑成型试样的断后伸长率比压制成型试样的增加了69%,而拉伸强度几乎没有改变。     

非均质秸秆纤维复合材料保险杠蒙皮刚度分析

目的 研究非均质秸秆纤维复合材料保险杠蒙皮的刚度性能.方法 采用试验与模拟分析的方法,通过共混挤出与化学发泡注塑工艺制备微发泡秸秆纤维/聚丙烯(SF/PP)复合材料试样,通过试验测试非均质结构试样的力学性能与微观结构,通过有限元分析手段建立非均质微发泡秸秆纤维/PP复合材料结构分析模型,并分析非均质材料保险杠蒙皮的刚度...     

纤维含量对黄麻纤维增强树脂基复合材料力学与热性能的影响

为研发低碳、节能、性能优异的麻纤维增强树脂绿色复合材料并扩展其应用领域,本文采用团队发明的氨基硅油乳液对黄麻纤维(JF)进行表面改性,运用开炼-注塑成型复合工艺研制了纤维含量为10wt%～25wt%的改性黄麻纤维增强聚丙烯(JF/PP)新型复合材料,系统全面地研究了改性麻纤维含量对JF/PP复合材料力学性能、结晶行为、耐热性能(热变形温度)及热尺寸稳定性(线膨胀系数)的影响规律及相关作用机制,并采用接触角测试分析与SEM技术分析了复合材料界面相容性与结合状态。结果表明：氨基硅油乳液改性JF,增强了JF与PP基体的界面结合力。随着纤维含量的增加,JF/PP复合材料的拉伸和弯曲强度逐渐增加,而冲击强度则有所降低。DSC、热变形温度和线膨胀系数测试分析表明,添加改性JF能够促进PP异相成核,并限制PP分子链的运动能力,从而提高JF/PP复合材料的耐热性能,且随着纤维含量增加,耐热性能呈不断上升趋势。当改性JF含量为25wt%时,JF/PP复合材料的热变形温度为142.5℃,较纯PP提高了53.5%。同时,复合材料平均线膨胀系数随纤维含量增加而明显降低,表明复合材料的热尺寸稳定性显著提高。相比...     

粉末浸渍长玻璃纤维增强聚丙烯的压缩模塑

采用粉末浸渍的方法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸料,经切割获得长纤维增强聚丙烯粒子,采用单螺杆挤出机挤出形成模塑料,探索了模塑料的压缩模塑成型工艺,研究了成型后材料的力学性能及其影响因素。结果表明:粉末浸渍的长纤维增强聚丙烯经压缩模塑后可获得力学性能优良的制品;随着预浸料切割长度的增大、纤维含量的增加,材料的力学性能提高;在基体聚丙烯中添加接枝极性基团的功能化聚丙烯,可改善体系的界面结合,提高材料的力学性能,但功能化聚丙烯的含量超过一定值后,材料的冲击强度有所下降;适当提高模具温度、模塑料温度及成型压力,可以提高材料的力学性能。     

Fiber dispersion during compounding/injection molding of PP/kenaf composites: Flammability and mechanical properties

The primary aim of this paper is to analyze the fiber length retention capacity of extrusion and injection molding processes for short and long kenaf fiber reinforced polypropylene composites. The composites were manufactured by adding maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP) and an antioxidant (Irganox) using twin-screw extrusion and injection molding processes. A higher level of fiber attrition rate was observed during the twin-screw compounding compared to that in the injection molding. During high-temperature shear mixing, both processes caused a reduction in fiber length below the calculated critical fiber length along with considerable fiber damage. The mechanical and thermal properties of the resultant composites were subsequently characterized. Cone calorimeter tests demonstrated that the peak heat release rate for the kenaf fiber composites (30 wt.%) was reduced by 37% compared to pure polypropylene (PP). In the UL-94V tests, the presence of lignin in kenaf reduced the dripping time considerably, which further led to the formation of char residue after burning. Although the fiber length obtained was below the critical fiber length under high shear processing (twin-screw compounding and injection molding), effective fiber dispersion, orientation and opening led to significantly improved mechanical performance of the PP/kenaf composites, irrespective of the initial fiber length.     

Influence of processing methods and fiber length on physical properties of kenaf fiber reinforced soy based biocomposites

Biocomposites from kenaf fiber and soy based bioplastic were fabricated by extrusion, followed by injection or compression molding. The impact of fiber length and the processing method on the thermal and mechanical properties of the composites were characterized with dynamic mechanical analysis (DMA) and mechanical properties measurements. The morphology was studied with optical and electron microscopy. Compression molded specimens have a similar modulus to injection molded specimens at room temperature, but exhibit a higher heat deflection temperature (HDT) and notched Izod impact strength. The improved HDT and impact strength are derived from an increase in modulus at high temperature and fiber bridging effects, respectively. The modulus, impact strength and HDT of kenaf fiber reinforced soy based biocomposites increase with increases in fiber length, fiber content and fiber orientation. Through microscopy observations, it was found that the fractured fiber length on the impact fracture surface increased with increasing fiber length and fiber content. This indicates that the role of fiber bridging effects is predominant on impact strength of the biocomposites.     

考虑纤维方向分布的玻纤增强PP复合材料拉伸性能

纤维方向及其分布对玻纤增强PP复合材料的力学特性具有至为关键的影响。提出了一种快速获取纤维数量及每根纤维方向的方法。通过引入方向张量, 利用Moldflow软件进行玻纤增强PP树脂注塑成型模拟获得纤维方向的平均分布, 结合显微方法观察判断特定点的纤维沿厚度方向的分层情况及定量判断纤维方向的分布。对轿车玻璃纤维增强注塑仪表板的纤维方向相对一致处取与纤维方向呈0°、45°、90°的样条, 通过拉伸实验测得拉伸模量, 利用所提出的方法研究了仪表板内玻纤方向的分布及其对拉伸模量的影响。研究结果表明: 玻纤增强注塑仪表板的力学性能是各向异性的, 其沿厚度方向纤维按方向大致可分为三层。     

废旧线路板粉料/玻璃纤维增强复合材料研制

以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料与玻璃纤维作为增强材料,采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。研究了模压工艺参数以及废弃物粉末填料配比等对复合材料力学性能的影响规律,并初步展望了废弃物复合材料的应用。结果表明,随着模压温度、压强、模压时间和填料含量的增加,复合材料的弯曲强度先升高后降低;在优化的模压工艺参数条件下,用废弃粉体与短切玻璃纤维作为组合增强体,制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉体作为增强体的力学性能,其弯曲强度和冲击强度可达150MPa、18kJ/m2。     

碳纤维增强热塑性聚酰亚胺及其复合材料

采用双螺杆共混挤出法,在热塑性聚酰亚胺(TPI)树脂中添加碳纤维(CF)进行复合增强,实验研究了碳纤维种类、加入量及成型方法对复合材料力学性能的影响.结果表明:碳纤维的加入能显著提高材料的常温和高温力学强度,并与碳纤维种类有关;复合材料的拉伸和弯曲强度均随着碳纤维加入量的增大而升高;相对于模压成型方法,注塑成型可获得更高强度的复合材料.由扫描电镜(SEM)观察到的材料拉伸和弯曲断面的微结构形貌,初步探讨了碳纤维的增强机理.     

Date palm wood flour/glass fibre reinforced hybrid composites of recycled polypropylene: Mechanical and thermal properties

Recycled polypropylene (RPP) based hybrid composites of date palm wood flour/glass fibre were prepared by different weight ratios of the two reinforcements. Mixing process was carried out in an extruder and samples were prepared by injection molding machine. Recycled PP properties were improved by reinforcing it by wood flour. The tensile strength and Young’s modulus of wood flour reinforced RPP increased further by adding glass fibre. Glass fibre reinforced composites showed higher hardness than other composites. Morphological studies indicated that glass fiber has good adhesion with recycled PP supporting the improvement of the mechanical properties of hybrid composites with glass fiber addition. Addition of as little 5 wt% glass fibre to wood flour reinforced RPP increases the tensile strength by about 18% relative to the wood flour reinforcement alone. An increase in wood particle content in the PP resulted in a decrease in the degree of crystallinity of the polymer. The tensile strength of the composites increased with an increase in the percentage of crystallinity when adding the glass fibre. The improvement in the mechanical properties with the increase in crystallinity percentage (and with the decrease of the lamellar thicknesses) can be attributed to the constrained region between the lamellae because the agglomeration is absent in this case.     

注塑工艺和玻纤含量对玻纤增强PP注塑制品收缩的影响

文中结合计算机辅助工程(CAE)及Taguchi实验设计(DOE)技术研究了玻纤含量和工艺参数对玻纤增强聚丙烯注塑制品各向异性收缩的影响。基于Taguchi DOE方法采用L18(36)正交矩阵进行了实验以优化制品的收缩,并研究了各个参数对制品收缩的影响程度。对于主实验中所选因素,纤维含量、熔体温度和保压压力对玻纤增强聚丙烯注塑制品各向异性收缩的影响较大。     

模压工艺对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料层合板力学性能的影响

利用热模压工艺制备玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料层合板,通过差示扫描量热（DSC）法试验分析,确定相变参数,运用ANSYS有限元分析,将复合材料热力学参数与温度的非线性关系定义到材料特性中,研究模压成型过程中温度场变化情况,为模压成型工艺制度的确立提供理论指导和依据。以压缩强度、层间剪切强度和冲击韧性作为力学性能评价指标,采用响应曲面法探讨和分析制备工艺对GF/PP复合材料层合板力学性能的影响,得到最优模压工艺制备参数,获得最高复合材料层合板力学性能,为GF/PP复合材料自动铺放奠定铺放工艺基础。试验结果表明:模压加热工艺参数对复合材料层合板力学性能的影响度（从大到小）依次为:热压温度、热压时间、热压压力。较优的模压加热工艺参数为:热压温度228℃、热压时间6 min、热压压力1.1 MPa,在此工艺条件下制备的GF/PP复合材料层合板,层间剪切强度为31.12 MPa,压缩强度为100.96 MPa,冲击韧性为2.27 kJ/cm2。      

聚乙烯醇交联改性对天然纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

采用聚乙烯醇(PVA)交联对洋麻(KF)增强聚丙烯(PP)、棕榈(PF)增强聚丙烯(PP)复合材料进行改性,通过模压成型工艺制备KF/PP和PF/PP复合材料。研究不同交联方法对复合材料的结构和性能的影响,采用SEM、DMA等技术研究了改性对复合材料的界面结合及力学性能影响。结果表明:PVA协同偶联剂交联改性对天然纤维/PP复合材料的综合改性效果最好,当用5%PVA+3%偶联剂对KF/PP改性时,KF/PP复合材料的弯曲强度提升25.2%,弯曲模量提升35.49%,剪切强度提升28%,分别达到了50.90 MPa、5.76 GPa、5.4MPa。当用5%PVA+2%偶联剂对PF/PP改性时,PF/PP复合材料的弯曲强度提升31.46%,弯曲模量提升27.07%,剪切强度提升21.75%,分别达到44.33MPa、2.32GPa、5.18MPa。改性后KF/PP、PF/PP复合材料的含水率分别下降了46.89%、10.63%,吸水率分别下降了8.57%、6.12%。KF/PP改性后储能模量提高20.93%,PF/PP改性后Tg值由90.1℃上升到113.8℃。SEM表明:PVA协同偶联剂交联改性有效改善了纤维与PP间的粘结,纤维与PP间的界面结合得到改善。