玻璃纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的研究进展

综述了玻璃纤维的质量分数、长度、界面结合及加工工艺等对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响;展望了玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的发展前景。     

长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能

采用自主开发的在线混合生产设备,以玻璃纤维(GF)和聚丙烯(PP)为原料,制备了长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料。研究了GF长度、分散度以及界面改性剂对LFT-PP力学性能的影响。结果表明,GF长度的增加,有利于提高LFT-PP的弯曲强度和冲击强度,对弯曲模量的影响很小。添加适量的界面改性剂有利于提高复合材料的弯曲性能,但是降低了其冲击强度。     

长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的研究

利用自制的熔体浸渍装置制备了长玻璃纤维增强聚丙烯(PP)复合材料。考察了PP基体流动性、玻璃纤维与PP界面结合强度、玻纤用量对复合材料力学性能的影响。结果表明:PP基体流动性越好,材料的力学性能越高;相容剂的使用会提高玻璃纤维和PP树脂界面的结合强度,从而提高材料的力学性能;材料的力学性能随玻纤用量的增加出现先增大后减小的趋势,当玻纤用量为50%时,复合材料力学性能最佳。     

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。     

吸水对连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能影响的研究

采用连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)预浸布制备复合材料层压板,通过人工加速老化的方法,对不同铺层的连续玻璃纤维增强PP复合材料进行常温、60℃、80℃的海水浸泡实验,研究连续玻璃纤维增强PP复合材料的弯曲强度随老化时间、老化温度等因素的变化规律及性能退化趋势。研究表明,老化初期吸水趋势符合菲克扩散,老化程度与时间和温度成正比关系。对试样断裂部分拍摄扫描电子显微镜(SEM)图像,观察不同环境条件下样品老化情况,老化温度越高、时间越长,增强纤维与树脂基体界面腐蚀越严重。     

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。     

短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及其力学性能的研究

采用双螺杆挤出机通过熔融共混的工艺路线制得短玻璃纤维增强聚丙烯(PP)复合材料,通过激光粒度分布仪对复合体系中的玻璃纤维的长度进行了测试,同时对复合材料的主要力学性能进行了表征。结果表明:随着短玻璃纤维含量的增加,复合材料中短玻璃纤维的长度平均径有所减小;随着短玻璃纤维含量的增大,复合材料的拉伸强度、冲击强度都大幅度增加,硬度有所增加;当短玻璃纤维质量分数为40%时,短玻璃纤维增强PP复合材料拉伸强度为64.39 MPa,与纯PP相比提高了74%,冲击强度为5.8 kJ/m~2,与纯PP相比提高了174%,硬度为85,与纯PP相比提高了11%。     

竹纤维/玻璃纤维混杂增强聚丙烯复合材料

对竹纤维(BF)进行前处理,通过双螺杆挤出机制备竹纤维和玻璃纤维(GF)混杂增强聚丙烯(PP)复合材料。初步探讨经前处理的竹纤维、玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明:复合材料的冲击强度、弯曲强度、拉伸强度、弯曲模量随着玻璃纤维的含量增加而提高,同时PP的结晶速率及结晶度也有所提高。SEM照片表明玻璃纤维的加入改善了竹纤维在PP的分散性。     

热氧老化对长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能影响

将熔融浸渍制备的长玻璃纤维(LGF)增强聚丙烯(PP)与PP按照不同比例熔融共混,制备了不同LGF含量的LGF增强PP复合材料。研究了老化时间、LGF含量对LGF增强PP复合材料力学性能的影响。结果表明：随着LGF含量的增加,LGF增强PP复合材料的断裂伸长率稍有下降,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度及缺口冲击强度都显著提高。老化时间的延长,对低LGF含量的LGF增强PP复合材料的力学性能影响不大;老化时间较长时,高LGF含量的LGF增强PP复合材料的总体力学性能有所下降。     

动态固化增容聚丙烯/长玻璃纤维复合材料的研究

将动态固化技术应用于热塑性树脂/热固性树脂体系,制备动态固化聚丙烯(PP)/Jg氧树脂(EP)/长玻璃纤维(LGF)共混物.研究动态固化聚丙烯/环氧树脂/玻璃纤维共混物的力学性能和热性能,并用电子扫描显微镜考察共混物的微观形态.试验结果表明:当EP质量含量为4%时,试样的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,共混物的弯曲模量随EP含量的增加而增加;在体系中加入EP会降低维卡软化点温度.     

长玻纤增强PET复合材料的力学性能研究

采用自制的浸润装置,以PET浸渍长波纤,经切粒后得到长度为6mm的长纤维增强PET预浸料切片,经一定温度热处理,可得到长纤增强PET复合材料。研究了注塑样条中玻纤含量对其力学性能及玻纤长度分布的影响,并采用SEM观察了长玻纤增强PET注塑样条的断面形貌。结果表明,复合材料力学性能随玻璃纤维含量的提高均有不同程度的提高,当玻纤的质量分数在40％～50％时,力学性能基本达到最佳,且由本方法制备的长玻纤增强PET复合材料的力学性能已达到并超过了国外同类产品的水平。     

长玻纤增强聚丙烯复合材料的力学性能比较

采用自主开发的在线混合设备制备了LFT-PP。研究了LFT-PP中纤维用量对纤维长度的影响,并与短纤维、纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能进行了对比。结果发现,LFT-PP中,纤维长度在7～10mm之间。低纤维用量时,纤维长度基本相同;高纤维用量时,由于纤维／纤维之间的相互作用,纤维长度降低。与SGF—PP和GMT-PP比较,除了拉伸强度略低于GMT—PP,冲击强度接近于GMT—PP,LFT—PP的其他力学性能如弯曲强度、模量都较好。     

玻纤增强PP热塑性片材的制备及力学性能研究

采用熔融浸渍法制备了玻璃纤维毡增强聚丙烯（PP）热塑性复合片材;通过在PP中加入复合改性PP改善了基体与增强纤维间的相容性;考察了相容剂、PP种类及玻纤毡种类对复合片材的影响。结果表明,相容剂的加入可使复合片材的拉伸强度提高29％、拉伸模量提高23％、弯曲强度提高42％、弯曲模量提高25％;高熔体质量流动速率PP可使片材的弯曲与冲击性能进一步改善。连续玻纤毡和长玻纤毡增强PP复合片材,前者综合力学性能良好,而后者则冲击强度较弱、弯曲性能加强。     

长玻纤增强聚丙烯复合材料的研究

研究了长玻璃纤维/PP复合材料的力学性能和纤维在基体中的分布状况。结果表明：长玻纤在基体中呈现三维空间交叉分布,这种结构大幅度提高了复合材料的拉伸强度、冲击强度、硬度及软化点温度;玻纤的长度和用量对三维交叉结构的形成有很大影响;偶联剂KH-550处理玻纤表面后,材料的力学性能提高不大。     

相容剂对长玻纤增强尼龙66树脂力学性能和流变行为的影响

采用自行研制的熔体浸渍包覆长玻纤装置,制备了长玻纤增强尼龙66(LGF-PA66)复合材料.研究了相容剂乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)对LGF-PA66力学性能和流学行为的影响.结果发现:当相容剂质量分数为2.5%时,复合材料的拉伸强度最大,缺口冲击强度在相容剂质量分数为0%～10.0%范围内近似线性的增加,不同相容剂对力学性能的影响相似.运用了拉伸强度模型和缺口冲击强度模型对实验结果进行了解释.相容剂用量的增加导致了平衡扭矩线性的提高,但对实际加工并没有带来太大的影响.     

玻璃纤维增强MC尼龙复合材料的力学性能

考察了玻璃纤维增强ＭＣ尼龙（ＧＦＲＭＣＮ）中玻璃纤维的表面处理及加入量对力学性能的影响。并用ＳＥＭ对ＧＦＲＭＣＮ材料界面及其对力学性能的影响进行了研究。结果表明：使用ＫＨ５５０作偶联剂对ＧＦＲＭＣＮ复合材料是很有效的;当玻纤加入４０％时,拉伸强度比基体提高３２２％,拉伸模量提高１５２％,弯曲强度提高７４３％,弯曲模量提高了１１７％。而缺口冲击强度提高了１６２％,根据材料的制备工艺特点,玻纤的加入量以３０％～４０％为宜,既保证有良好的综合力学性能,又具有很好的工艺操作性。     

玻纤增强ABS复合材料的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为原料,以环氧树脂作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能及界面粘接的影响.结果表明:加入环氧树脂,玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高;随着玻纤质量分数的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均逐渐增加;玻纤质量分数为30%时,GF/ABS/环氧树脂复合材料的拉伸强度比未改性的复合材料的拉伸强度提高了30%,弯曲强度提高了25%,冲击强度也提高了50%.     

玻纤增强AS材料的性能研究

制备了玻璃纤维增强苯乙烯(St)-丙烯腈(AN)共聚物(AS)复合材料,通过力学性能测试和熔体流动速率测试仪研究了不同牌号的AS树脂、不同单丝直径的玻璃纤维、不同种类和用量的偶联剂、其他树脂和加工温度等对玻纤增强AS材料性能的影响。结果表明,AS树脂中AN含量越高,材料的刚性强度越高,AS树脂的摩尔质量的大小和材料的力学性能没有直接联系;相对单丝直径为13μm的玻纤,10μm和7μm的玻纤制备的增强AS材料力学性能更优异;硅烷偶联剂对玻璃纤维具有良好的表面改性效果,其最佳用量为1%～2%(质量分数);聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂可改善材料的力学性能,苯乙烯接枝改性增韧剂(S-g-M)的添加则起到了明显的增韧作用;加工温度240℃比220℃下制备的增强材料的力学性能更优,而且前者的玻纤分布更为均匀。     

长玻璃纤维增强PET复合材料的研制

利用自行研制的漫润装置,采用一体化结合的工艺路线制备长玻璃纤维增强PET复合材料。研究了热处理条件对材料的影响,对复合材料的断面形貌和力学性能进行了考察。结果表明利用这种工艺方法制取的复合材料,具有优良的力学性能。     

BMC复合长玻纤井盖材料的制备与性能研究

以不饱和聚酯树脂短玻纤为主的模压成型团料(BMC)与不饱和聚酯树脂浸渍长玻纤以上下复合方式能得到高性能、高外观质量的井盖材料,研究了在制备过程中物料的捏合时间对物料性能的影响,确定短纤维料和长纤维料在质量比为4:6时性价比最好,并基于有限元分析研究井盖的力学性能。