稀土β成核剂/玻璃纤维改性聚丙烯复合材料的制备及性能研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:titanium2002
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本文首先制备了玻璃纤维增强聚丙烯(GFRP)复合材料,并对其性能进行测试表征,确定了最合适的玻璃纤维含量、相容剂的种类、相容剂含量;又将不同质量分数稀土β成核剂(WBG-Ⅱ)加入到聚丙烯中,制得β-PP,以研究稀土β成核剂质量分数对聚丙烯力学性能、结晶和熔融特性、耐热性的影响;最后利用了β成核剂与玻璃纤维对聚丙烯复合材料(β-GFRP)进行协同改性,并对改性后的β-GFRP复合材料的力学性能、结晶和熔融特性、耐热性、微观形貌等方面进行测试与表征。  选用不同份数玻璃纤维对聚丙烯进行改性,制备获得GFRP复合材料,改性后材料的力学性能、结晶和熔融行为发生变化。力学性能结果表明,加入GF后,GFRP复合材料的拉伸强度、弯曲强度及模量都近似线性增加,均在GFRP-30试样达到最大值;GFRP的断裂伸长率随GF含量呈线性下降,冲击强度表现一种先降低后略微升高的趋势。另外GFRP的热变形温度提高了约56℃。差示扫描量热法(DSC)表征结果显示,GFRP复合材料的结晶度表现出一种先略微增大后降低的趋势。  选用不同种类及份数相容剂(马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH))对GFRP复合材料进行改性(GFRP-PP、GFRP-POE),并对其进行测试。扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试结果表明,GFRP-PP试样的各项性能明显优于GFRP-POE试样,因此最佳的相容剂种类为PP-g-MAH,其最佳含量最5phr,向其中加入更多份数的相容剂反而引起材料性能的下降。  选取不同质量分数β成核剂添加到PP中,得到β-PP。DSC和广角X射线衍射仪(WAXD)表征结果表明,β-PP的结晶能力和结晶度都得到较大程度的提升,晶体形态由通常的α-型晶体为主变为韧性较好的β-型晶体为主。在添加0.10%β成核剂时,β-PP的相对结晶度最高,冲击强度表明此时β-PP韧性最佳,热分解温度提高了约18℃,但试样的刚性有所下降。  对于β成核剂及玻璃纤维协同改性聚丙烯复合材料(β-GFRP),DSC、WAXD和SEM结果表明β-成核剂诱导产生β-晶,β-晶的生成使试样的基体更加柔软,有利于吸收能量,提高了试样的韧性;GF骨架与β-晶的共同作用,使得β-GFRP试样拉伸强度、弯曲强度及模量明显提高,热稳定性也有一定程度的提高。
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