玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂板材的制备与性能研究

玻璃纤维增强热塑性复合材料具有重复成型、高韧性、高耐久性、可设计、环境友好及可回收利用等优势。为解决由聚丙烯树脂粘度高与尼龙树脂吸水率高引起的复合材料成型工艺与耐久性问题,本项目采用模压工艺研发并制备了玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂复合材料板材,研究了混杂模式对于板材力学性能与热性能的影响规律与机理,比较分析了水分子在混杂复合材料内的扩散行为。研究发现,单层层间交替混杂模式板材具有最高的力学性能,拉伸、弯曲和剪切强度最大提升率为132.8%、127.4%和110.4%,归因于混杂板材中两种预浸带在层间粘结-挤压作用下协同受力,材料性能充分发挥;相比之下,五层预浸带层间交替混杂模式板材存在明显薄弱界面层,削弱了板材整体协同受力作用。此外,混杂板材由于聚丙烯树脂憎水性以及逐层交替混杂模式,延缓或阻止了水分子在尼龙树脂内部的吸收和扩散行为,导致混杂板材吸水率大幅下降,这对于提升尼龙树脂基复合材料的耐久性具有重要意义。

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面改性研究

研究了聚丙烯 (PP)微粒与马来酸酐 (MAH)在紫外线辐照下进行接枝反应。考察了单体MAH的用量、辐照时间等对接枝率的影响 ,以及接枝率与复合材料弯曲强度和冲击韧性的关系。通过IR、DSC和力学性能测试表明 ,在紫外线辐照下可实现PP -MAH固相接枝 ,而且接枝PP含量的提高使复合材料的弯曲强度和冲击韧性得到改善。

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 。

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 (L GFRP)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 m m和 5 mm长纤维粒料注塑成型试样的拉伸强度均高于 10 m m粒料注塑成型的试样。

玻璃纤维增强聚丙烯制品翘曲变形的研究

针对玻璃纤维增强聚丙烯(PP/GF)注射成型制品存在的翘曲变形缺陷,研究了注射工艺参数如模具温度、喷嘴温度、注射速率、保压压力和保压时间对制品成型收缩率及翘曲的影响。结果表明,随着模具温度、喷嘴温度和保压压力的降低,制品的翘曲减小;适当提高注射速率和减少保压时间也可减小制品翘曲。

玻璃纤维增强聚丙烯收缩行为的研究及优化

以企业典型的玻璃纤维增强聚丙烯(GFR-PP)产品的收缩优化为案例,运用基于MPI的Taguchi正交试验方法研究了玻璃纤维增强聚丙烯产品的收缩行为。分别应用3种不同玻璃纤维含量的物料,设计了L_(18)(3~6)正交矩阵,利用正交试验对保压压力、保压时间、注射时间、熔融温度、模具温度和纤维含量等6个因素分3个水平进行研究。找出了玻璃纤维含量和注塑工艺参数对制品收缩影响的规律,对企业实际生产具有指导作用。

高浓度玻璃纤维增强对聚丙烯黏弹性的影响

采用玻璃纤维对聚丙烯(PP)M30RH进行增强改性,得到玻璃纤维体积分数7.11%的GFPP18和玻璃纤维体积分数11.30%的GFPP27。通过平行板旋转流变仪动态应变扫描和动态频率扫描研究了它们的黏弹性变化。表观剪切黏度与剪切频率的变化关系显示添加玻璃纤维可提高PP的黏度,添加量越高,其零剪切黏度提高越多,并会出现显著的二次剪切变稀现象。剪切模量与剪切频率的变化关系显示添加玻璃纤维可提高PP的剪切模量,尤其是代表弹性的储能模量。Han曲线显示玻璃纤维添加越多对PP弹性的影响比对黏性的影响更显著。Cole-Cole图显示GFPP18和GFPP27出现了两个松弛阶段,高频区的因分子解缠导致,低频区因玻璃纤维约束周围的PP大分子链导致。

相容剂对玻璃纤维增强聚丙烯力学性能和形变的影响

制备了不同相容剂含量的玻璃纤维增强聚丙烯,并对其力学性能和形变的进行分析,初步探讨了机理.结果表明,作为相容剂,聚丙烯接枝马来酸酐的用量为1%～3%较合适.

注射压缩成型工艺对长玻璃纤维增强聚丙烯注塑制品力学性能的影响

以长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)为材料,利用自行设计带有压缩功能的模具,基于单因素实验方法,研究了压缩距离、压缩速度和压缩力对注射压缩成型(ICM)试样的玻璃纤维残余长度和力学性能的影响规律,在此基础上,对比了常规注塑成型(IM)和ICM方法成型的LFT-PP的玻璃纤维残余长度和力学性能差异。结果表明,玻璃纤维残余长度是引起ICM试样力学性能变化的主要因素,随着压缩距离、压缩速度以及压缩力的增大,试样内的纤维残余长度均先增加后减少,力学性能也随之先上升后下降;与拉伸强度相比,工艺参数对缺口冲击强度的影响更为明显。与IM相比,ICM可减少充模过程中纤维的断裂程度,提高玻璃纤维增强效率,增加制品的力学性能。ICM样品的平均玻璃纤维长度增加了44.1%,拉伸强度增加了18.4%,缺口冲击强度增加了243%。

聚丙烯/玻璃纤维复合材料注塑工艺条件研究

基于自制的聚丙烯/玻璃纤维(PP/GF)复合材料,研究了复合材料不同配方与注塑工艺之间的关系。结果表明,注射成型加工时,PP/GF复合材料的配方组成不同,对注塑工艺条件和制品的性能都有较大的影响,因此应根据PP/GF复合材料的不同配方采用不同的注塑工艺条件。加有改性剂或偶联剂的PP/GF复合材料注塑时的塑化温度、注塑压力、保压压力和保压时间及注射成型后的冷却时间均高于未加改性剂的PP/GF复合材料。

玻璃纤维毡增强聚丙烯在冲压成型中的纤维分布研究

本文研究了玻璃纤维毡增强聚丙烯 (GMT)复合材料在流动态冲压成型中玻璃纤维的分布情况 ,分析了温度、压力等工艺参数对纤维分布的影响 ,为GMT片材冲压成型复杂形状的产品提供理论指导。

微晶生物玻璃-聚丙烯酸复合生物材料固化研究

研究了微晶玻璃-聚丙烯酸复合医用材料的制备与固化性能.考察了液固比、聚丙烯酸质量分数、酒石酸质量分数及浸泡时间、微晶玻璃化学组成、养护时间对复合材料强度的影响规律.结果表明,复合材料的固化时间均为5~30min;抗压强度为11.24MPa,强度随养护时间稳定提高;改变微晶玻璃的组成可提高抗压强度1倍.玻璃粉析出的Si4＋,Al3＋,Ca2＋等阳离子与聚羧酸根-COO-交联,并与SiO2凝胶网络形成互穿复合网络使材料固化.

玻璃纤维增强聚丙烯为材质生产汽车车体试验研究

从二氧化碳排放量的角度,分析了以玻璃纤维增强热塑性塑料为材质的车体,旨在大量减少二氧化碳的排放量。汽车车体的重量大大减轻,从而节约了30%的燃油消耗。实验室采用玻璃纤维增强的聚丙烯为材质,并且以应力应变的时间关系为模型,制造出用来生产尺寸合适的车体的混合物。实验室采用单螺旋杆挤压机来制备测试品,并采用数学模型来确定增强测试品的应力应变关系。在混合物中加入30%的玻璃纤维,可以按照规定的应力大小来生产汽车车体。

旭化成公司推出玻璃纤维增强聚丙烯复合材料

据“www．britishplastics．co．uk”报道，旭化成公司推出适用于汽车和家庭用品的新一代玻璃纤维增强聚丙烯（PP）复合材料Thermylene P11。

长玻璃纤维增强的聚丙烯

据“www．ptonline．com”报道，在美国密歇根州福勒维尔的AsahiKasei Plastics（朝日旭化成塑料），推出新型长玻璃纤维增强聚丙烯Thermylene Ⅰ，与原等级材料相比，其冲击强度更高，同时成本降低了20％。Thermylene Ⅰ中含有质量分数10％～60％玻璃纤维，其目标应用在汽车前端模块、汽车仪表板、电池托盘、行李架和油门刹车离合器模块上。据说，Thermylene Ⅰ有好的流动性和熔接缝强度，这优点是归功于一种独特长玻璃玻璃纤维复合物的专利制备方法。

玻璃纤维增强聚丙烯复合纤维的制备及其力学性能

为探索玻璃和聚丙烯两相间的界面结合效果和长期稳定性,实现玻璃纤维增强聚丙烯复合纤维的产业化制备,采用不同质量分数的玻璃纤维(增强剂)和聚丙烯接枝马来酸酐(相容剂),以及玻璃纤维表面改性和不同纺丝速度等试验方案,制备玻璃纤维增强聚丙烯复合纤维并研究其力学性能。通过差示扫描量热仪和熔融指数仪确定了样品的可纺性;通过红外光谱仪、扫描电镜等分析了表面改性玻璃纤维(表面改性剂为硅烷偶联剂KH550)与聚丙烯之间的界面结合机理和效果。力学测试结果表明:玻璃纤维增强聚丙烯复合纤维的拉伸强度相比纯聚丙烯纤维最多提高29.7%;相比纯聚丙烯的注塑样品,二次熔融制备的玻璃纤维增强聚丙烯注塑样品的拉伸强度、弯曲模量、抗冲击强度分别提高29.2%、37.5%、22.3%。

成型工艺对短玻璃纤维增强聚丙烯注塑管件的壁厚分布及玻璃纤维取向的影响

以气体辅助注射成型(GAIM)、水辅助注射成型(WAIM)、气体驱动弹头辅助注射成型(G-PAIM)及水驱动弹头辅助注射成型(W-PAIM)制备了一系列短玻璃纤维增强聚丙烯弯形管件,对比了各成型工艺对其管件壁厚及玻璃纤维取向分布的影响。结果表明,以管件总体壁厚大小排序为GAIM>WAIM>W-PAIM>G-PAIM,其中G-PAIM与W-PAIM管件壁厚差异较小;4种成型工艺的管件壁厚方差均较小,各壁厚均匀性较好;WAIM管件的玻璃纤维取向度总体上高于GAIM;且弹头的引入使得管件沿流动方向的玻璃纤维取向度更高。

热氧老化对马来酸酐接枝聚丙烯的结构与性能的影响

以自制的马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为研究对象,研究了PP-g-MAH对玻璃纤维增强聚丙烯材料性能的影响以及热氧老化对PP-g-MAH分子结构和性能的影响。结果表明,自制的PP-g-MAH大幅度提高了30%玻纤增强聚丙烯材料的力学性能;随着热氧老化时间的延长,PP-g-MAH的MFR不断增加,对玻璃纤维增强聚丙烯材料的力学性能的提升作用不断降低;通过凝胶色谱仪(GPC)、红外光谱(IR)和马来酸酐(MAH)接枝率测定结果的分析,热氧老化过程没有对PP分子链接枝的马来酸酐产生明显的影响,而是引起了聚丙烯分子链的断裂,造成PP-g-MAH分子量下降,导致自身力学性能下降,使得PP与玻璃纤维之间的界面强度下降,使得PP-g-MAH对玻璃纤维增强聚丙烯材料的力学性能提升作用下降。

连续玻璃纤维增强聚丙烯复合板材的制备及性能

以连续玻璃纤维为聚丙烯树脂的增强材料,通过熔融浸渍法制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯单向预浸带,然后将单向预浸带经热压成型制得连续玻璃纤维增强聚丙烯层合板。采用扫描电子显微镜对单向预浸带进行了表征,考察了玻璃纤维含量、增容剂用量和克重等对连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的外观形貌、力学性能和结合牢度的影响。研究结果表明:在一定范围内,增加玻璃纤维含量可以提高复合材料的力学性能,当玻璃纤维含量达到65%时,复合材料的力学性能达到最优,继续增加玻璃纤维含量,树脂则难以充分浸渍玻璃纤维,两者结合较差,复合材料的外观变差、力学性能也会明显下降;当增容剂用量从0增加到2.5%时,复合材料的界面结合强度明显改善,力学性能也有较大提高,但进一步提高增容剂用量对复合材料力学性能的改善效果就不明显;随着克重的增大,复合材料的拉伸和弯曲性能下降,但抗冲击性能却有所提高;热氧老化对复合材料的力学性能影响较大,使复合材料的力学性能明显下降。

熔融浸渍及界面结合对连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

熔融浸渍技术一直是制备连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的主流技术。然而,聚丙烯熔体流动性低、黏度高以及树脂与玻璃纤维相容性较差的问题限制了它的广泛应用。针对这些技术难题,一方面,采用负载了2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷的聚丙烯粒子(MB-CR PP)为断链剂,提高聚丙烯流动性;另一方面,使用相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)来改善连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的界面结合强度。结果表明,使用MB-CR PP能够降低聚丙烯分子量,大幅提高其流动性,可以使熔融树脂与玻璃纤维浸渍更加充分,并降低连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的孔隙率,从而在一定程度上改善复合材料的力学性能。当MB-CR PP在树脂体系中含量为0. 4%时,复合材料的力学性能达到最优。进一步提高其用量会明显降低聚丙烯的力学性能,从而导致复合材料力学性能下降。此外,当相容剂用量从0%增加到2. 5%时,复合材料的界面结合强度明显改善,力学性能也有较大提高,但进一步提高相容剂用量对复合材料力学性能的改善效果就不明显。