碳纤维/聚丙烯复合材料的制备及性能研究

为了提高聚丙烯(PP)材料的拉伸性能、摩擦性能等力学性能,采用液相氧化的方法将碳纤维(CF)预处理,并将预处理后的碳纤维填充到聚丙烯中,制备CF/PP复合材料,研究其对聚丙烯材料的力学性能和摩擦性能的影响。实验结果表明:CF/PP复合材料的拉伸性能较PP材料提高、冲击性能降低、材料摩擦系数降低,在一定范围内,材料的拉伸强度与碳纤维的含量基本成正比,但当CF含量超过7.5g时纤维的增强效果变得缓慢。随着CF含量的增加CF/PP复合材料的抗冲击性能、摩擦系数明显下降。     

相容剂对碳纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

研究了马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯(PP-g-GMA)2种相容剂对碳纤维增强聚丙烯(CF/PP)复合材料性能的影响。结果表明:随着相容剂添加量的增加,CF/PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度增加,相容剂添加质量分数在6%时增加效果最为明显;2种相容剂对熔融温度及结晶度影响不大,但PP-g-MAH对CF/PP复合材料综合性能的提升优于PP-g-GMA。     

碳纤维/空心玻璃微珠/聚丙烯三元复合体系的制备及力学性能研究

以聚丙烯(PP)为基体、碳纤维(CF)为增强材料、空心玻璃微珠(HGB)为增韧剂制备了CF/HGB/PP三元复合体系,研究了CF、HGB含量对复合体系力学性能的影响,并对复合体系的微观结构进行了分析。结果表明:当CF含量为5份、HGB含量为15份时,CF/HGB/PP三元复合体系的综合力学性能最佳,其拉伸强度和缺口冲击强度分别比纯PP提高了46.5%和17.6%。     

混杂增强型聚丙烯的改性研究

以不同用量的玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)、硅灰石、滑石粉为填料,通过熔融共混制备了混杂纤维增强聚丙烯(PP)基复合材料,并研究了填料质量比(GF/CF、硅灰石/滑石粉、纤维/无机填料)对增强PP复合材料微观形貌及力学性能的影响。结果表明:PP中加入GF及CF后,其拉伸强度和冲击强度显著提高,断裂伸长率则降至10%左右;PP中加入硅灰石和滑石粉后,其拉伸强度基本不变,冲击强度大幅提升,而断裂伸长率仅略有提高;当纤维(GF/CF)与无机填料(硅灰石/滑石粉)的质量比为35/5时,可得到具有最优综合力学性能的改性PP复合材料。     

碳纤维增强聚丙烯复合材料的研究进展及应用

碳纤维(CF)增强聚丙烯(PP)复合材料以其轻质高强的特点被国内外学者广泛研究应用。本文主要介绍了PP/CF复合材料在国内外的研究进展及性能研究。PP/SCF复合材料具有较高的机械性能和良好的加工性能,向PP中加入适量的碳纤维,材料的硬度、拉伸强度、冲击强度、弯曲强度等均有显著提高,材料的热性能、导电性、降解性等均有明显的改善。PP/SCF复合材料在国外已成功应用于汽车领域等先进制造业,国内应用市场广阔。     

连续碳纤维增强聚丙烯性能研究

根据聚丙烯/碳纤维(PP/CF)复合材料的发展趋势,从聚丙烯的聚合方式、碳纤维含量、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)含量以及聚烯烃弹性体(POE)含量4个方面对PP/CF复合材料冲击强度、弯曲模量、拉伸强度和弯曲强度进行研究。结果表明:PP-g-MAH的加入不仅可以增强PP/CF复合材料的韧性,同时还保持了PP/CF复合材料的刚性。     

聚丙烯/碳纤维/氮化硼导热绝缘复合材料的制备

研究聚丙烯(PP)/碳纤维(CF)/氮化硼(BN)复合材料的导热绝缘性能。结果表明,CF的含量达15%时,PP/CF复合材料的体积电阻率大幅度下降,出现逾渗现象;基于PP/CF(15%)填加不同含量的BN,当BN的含量达到20%。PP/CF/BN复合材料的热导率达0.939 5 W/(m·K),比纯PP提高近4倍,其体积电阻率为1.3×1014Ω·cm。     

硫酸镁晶须与不同形状填料复合增强聚丙烯

通过同向双螺杆挤出机熔融共混挤出的制备方法,采用硫酸镁晶须(CSW)增强聚丙烯(PP),并分别添加玻璃微珠(GB)、碳酸钙(CaCO_3)、滑石粉(Talc)协同CSW增强PP,研究具有不同形状的填料对PP复合材料的力学性能及热性能的影响。结果表明:针状结构的CSW对PP有良好的增强增韧效果,采用硅烷偶联剂处理过的CSW,具有好的试验效果。GB或CaCO_3或Talc协同CSW增强PP,均能提高复合材料的弹性模量和弯曲模量,降低成本,其中具有片状结构的Talc协同CSW增强PP复合材料的综合力学性能最优,热变形温度最高。     

固相剪切粉碎制备聚丙烯／碳纤维复合材料及性能研究

应用固相力化学反应器对聚丙烯(PP)和碳纤维(CF)颗粒进行固相剪切粉碎共碾磨制备复合粉体,研究了同相剪切粉碎对PP/CF复合粉体热压成型复合材料的力学性能、导热和导电性能的影响.拉伸断面的扫描电镜形貌表明,随着碾磨次数增加,CF呈微纤状均匀地分布在PP基体中,与PP基体的结合更加紧密,复合材料的缺陷减少,有利于提高复合材料的导热和导电性能.     

3D打印用碳纤维增强热塑性树脂的挤出成型

以低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)作为原材料,用1K散装长碳纤维作增强材料。采用自行设计的挤出模具,在单螺杆挤出机上制备了用于3D打印的碳纤维(CF)/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝耗材。研究了长丝耗材中直径大小对CF居中度及拉伸强度的影响。结果表明,在人工牵引状态下,CF的居中度与连续挤出丝状耗材的直径有关。当CF/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝直径接近或超过1.8 mm时CF居中度很高。CF/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝耗材的拉伸强度随着长丝直径的增大而减小。其拉伸强度起初接近CF的拉伸强度,随着挤出复合材料直径的增大,其拉伸强度急剧减小然后趋于平缓,最后逐渐接近热塑性树脂的本体拉伸强度。     

GB/PP复合材料拉伸性能与介电性能的研究

采用小粒径玻璃微珠(OB)与聚丙烯(PP)熔融共混,研究了GB含量及表面处理对复合材料拉伸性能及介电性能的影响。研究结果表明,与未经表面改性的GB相比,经过偶联剂KH-550和EB-151处理的GB与PP复合后,其拉伸性能得到明显改善;且当GB含量为20%时,经过KH-550处理的GB/PP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和拉伸弹性模量比纯PP的分别提高了8.7%、109.6%和187.0%;复合材料的介电常数随GB含量的增加呈现增大的趋势,经过改性的复合材料的介电常数比未经改性的有所增加,而GB的含量和界面改性对介电损耗的影响不大。     

玻璃微珠改性PP和LLDPE力学性能的比较研究

采用玻璃微珠(GB)改性聚丙烯(PP)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)，对玻璃微珠的用量、粒径和复合材料加工方法对材料的力学性能的影响进行了比较研究。结果表明：随着GB用量的增加，单、双螺杆挤出GB／PP复合材料的拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量均呈线性增长的趋势，而屈服强度则有小幅下降；断裂应变在低含量时有所提高，然后迅速下降；单双螺杆挤出材料的冲击强度均有所提高，并在一定范围内随GB用量的提高而增大，且单螺杆挤出材料的冲击强度略高于双螺杆挤出材料。而GB／LLDPE中，随着GB用量的增加，单螺杆挤出复合材料的拉伸模量、弯曲模量均呈线性增长趋势，而屈服强度和弯曲强度在含量较高时略有上升；双螺杆挤出复合材料的拉伸模量、屈服应力、弯曲强度和弯曲模量均呈线性增长的趋势，两者的断裂应变都有所降低，但没有严重劣化LLDPE复合材料的冲击特性。GB的粒径对两种复合材料的力学性能影响不大，但对GB／PP复合材料的韧性有较大影响。单、双螺杆挤出GB／PP复合材料的冲击强度在一定范围内较纯料有一定提高；同样的，双螺杆挤出复合材料的冲击强度低于单螺杆挤出材料。     

长碳纤维／聚丙烯复合材料加工工艺和性能的研究

本文利用单螺杆挤出机，采用电缆包覆式工艺，进行聚丙烯树脂包覆长碳纤维，然后再二次造粒，制备出长碳纤维／聚丙烯合粒料，对此复合材料和原ＰＰ树脂的性能测试结果发现，因碳纤维表面未经处理，致使复合材料的拉伸强度，伸长率，缺口冲击强度较原ＰＰ树脂有一定程度地下降，而此复合材料的导电性却大大提高，结合其断口和横截面和电子扫描电镜照片，讨论了复合材料力学性能下降和电学性能提高的机理。     

短碳纤维增强聚丙烯复合材料性能的研究

本文研究了单螺杆挤出机加工短碳纤维增强聚丙烯复合材料（ＣＦＲＰＰ）的性能。结果表明，经表面处理的短碳纤维与ＰＰ复合，得到的材料其拉伸强度、冲击强度和热变形温度有明显提高，成型收缩率显著减小、电性能与半导体相近。本文还结合拉伸断面的电镜照片，比较分析了表面处理前后短碳纤维增强ＰＰ复合材料力学性能的变化。     

聚丙烯／玻璃微珠复合材料性能研究

采用熔融挤出成型方法制备了聚丙烯（PP）／玻璃微珠（GB）复合材料,研究了GB含量及粒径对复合材料的性能与收缩率的影响。结果表明,随GB含量的增加,复合材料的弯曲模量及热变形温度增加,但拉伸强度及收缩率下降,而流动性与冲击强度先增大后减少。同时也发现,相比大粒径而言,小粒径GB对改善复合材料的性能更为有效,而且大小粒径GB复配体系收缩率要小于各自体系的收缩率。     

High improvement of interfacial and mechanical properties in reinforced PP composite by grafting polyethyleneimine modified carboxylic multi-walled carbon nanotubes on short carbon fiber

The properties of carbon fiber reinforced polymer composites (CFRPs) will benefit greatly from improving interfacial performance. In this study, the interfacial properties of the PEI-CNT-CF/PP composite was improved by coating polyethyleneimine (PEI) modified carboxylic multi-walled carbon nanotubes (CNTs) in aqueous solution (PEI-CNT) onto the surface of the CF (PEI-CNT-CF) to form a network structure. The network formation changed the chemical characteristics and compatibility of CF surface by introducing amine (imine) groups, and could induce transcrystallization (TC) at interface of composite. These positive factors led to a 24.6% increasement in the interfacial shear strength (IFSS) of PEI-CNT-CF/PP, and further resulted in 16.2% and 5.3% improvement in tensile and flexural strength, respectively. SEM images of the fracture surface demonstrated a significant improvement in the interfacial adhesion between PEI-CNT-CF and PP resin. These results indicated that the PEI-CNT was a great choice to strengthen the interface of CF/PP system.     

Effect of microstructure induced by microcellular injection molding on electromagnetic interference shielding properties

Preparing lightweight and versatile products is the unremitting goal of industry to save resources and energy. Lightweight carbon fiber reinforced polypropylene (CF/PP) composite foams with high-performance electromagnetic interference (EMI) shielding materials were fabricated by microcellular injection molding (MIM) technology. The average length and distribution of CF in CF/PP composite foams were examined. Thanks to the introduction of foaming process, the average CF length of composite foams was 33.98% longer than that of solids, which effectively enhanced the electrical conductivity and EMI shielding properties. The effect of shot size, gas content, and injection rate on the electrical conductivity and EMI properties was investigated. With melt shot size of 2/3 of the cavity volume, gas content of 0.5 wt% N₂ and injection rate of 100 mm/s, optimal cellular structure of the composite material was obtained. The EMI shielding effectiveness (SE) reaches 36.94 dB, which is the highest value achieved by using MIM technology to the best of the authors' knowledge. In addition, the mechanical properties of cellular structure can still maintain good values, with the tensile strength and impact strength improved by 15.3% and 14.03%, respectively.     

玻璃微珠填充聚丙烯复合材料的力学性能研究

用硅烷偶联剂对玻璃微珠(GB)进行表面改性,采用熔融共混法制备了GB填充聚丙烯(PP)复合材料,考察了PP/GB复合材料的力学性能。结果表明:随着GB用量的增加,复合材料的断裂伸长率降低;拉伸弹性模量呈非线性形式增加;拉伸强度开始下降速率较快,然后趋于平缓;复合材料的冲击强度先随GB用量的增加而增加然,后降低;偶联剂处理GB有利于复合材料力学性能的改善。     

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。