玻纤增强PMMA复合材料的流变行为研究.pdf

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1、68工程塑料应用2010年，第38卷，第11期玻纤增强PMMA复合材料的流变行为研究解延秀[}二海杰事杰新材料(集团)股份有限公司，上海201109]摘要研究了长玻纤和短玻纤增强聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料的动态流变性能。结果表明，由于长玻纤比短玻纤更易发生缠结，长玻纤增强PMMA复合材料具有更高的动态模量和动态粘度，且其模量和粘度具有更高的浓度依赖性；长玻纤增强PMMA复合材料时．随着玻纤含量的增加，剪切变稀现象更加明显。关键词长玻璃纤维聚甲基丙烯酸甲酯剪切变稀流变行为与传统的短玻纤增强复合材

2、料相比，长玻纤粒长玻纤粒料由原位反应拉挤的工艺制备，粒料料(IJFT—P)注塑制品中玻纤长径比大大提高，复合长度为8Illll。具体制备过程见文献[7]。材料的各项性能(如拉伸强度、弯醢强度、冲击强(2)玻纤增强复合材料的制备度、热变形温度和耐翘曲性能)也得到较大程度的长玻纤增强PMMA复合材料是由PMMA和长提高。长玻纤增强复合材料在熔融加1：过程中长玻玻纤粒料按照配比在注塑机上注塑而成。注塑机机纤会发生缠结，影响复合材料的加1二流动性。筒温度为240~C，玻纤的质量分数分别为10％、流变性能对复合材

3、料的加工具有重要意义，通20％、30％，复合材料分别记为L一1O、L一20和L一过研究复合材料的流变性能，可以选择合适的加工3O。短玻纤增强PMMA复合材料是由玻纤和PM—工艺。有关玻纤增强热塑眭复合材料的流变性能研MA在双螺杆挤出机上挤出造粒，然后在注塑机上究较多1J，但主要集中在短玻纤增强复合材料，而注塑而成。注塑机机筒温度为220~C，玻纤的质量对长玻纤增强复合材料的研究较少。因此，研究长分数分别为10％、20％、30％，分别记为S一10、S一玻纤增强热塑性复合材料的流变学，对于指导长玻20和S一

4、30。纤粒料加工注塑工艺具有重要的意义。1．4性能测试与表征笔者研究了长玻纤增强聚甲基丙烯酸甲酯动态流变实验在平板流变仪上进行。试验温度(PMMA)注塑制品的动态流变性能，并与短玻纤增200oc，氮气气氛。强PMMA复合材料的流变行为进行比较，得出长玻2结果与讨论纤增强PMMA复合材料的流变特性。2．1玻纤长度对PMMA复合材料流变性能的影响1实验部分图1示出玻纤质量分数为20％时，不同长度玻1．1原材料纤增强PMMA复合材料及基体树脂PMMA的储能玻纤：ER13—2200—988A，E一玻璃纤维，直径

5、模量和损耗模量与频率的关系。从图1可以看到，13m，浙江巨石集团；PMMA复合材料的储能模量高于纯树脂，在低频时甲基丙烯酸甲酯(MMA)、过氧化二碳酸二异丙尤其明显。在玻纤含量相同的情况下，长玻纤增强酯(IPP)、偶氮二异丁氰(AIBN)：分析纯，上海试剂PMMA复合材料具有更高的模量，而短玻纤增强公司：PMMA复合材料的模量与纯树脂相差不大。对于长PMMA：255塑料，上海制笔厂。玻纤增强PMMA复合材料，由于玻纤长度增加，玻1。2仪器、设备纤会在复合材料熔体中相互接触而缠结形成一种逾注塑机：J80M

6、2V型，震德塑料机械厂；渗的网络结构，使复合材料的模量提高。在聚合物／双螺杆挤出机：CTE一35型，科倍隆橡塑机械有粘土复合材料中也有类似现象出现。限公司；图2示出玻纤质量分数为20％时不同长度玻平板流变仪：ARES型，美国RheometricsScien．纤增强PMMA复合材料粘度与频率的关系。由图2tificRheometer公司。可以看出，玻纤增强PMMA复合材料的粘度对玻纤1．3试样制备(1)长玻纤粒料的制备收稿日期：2010—08—30解廷秀：玻纤增强PMMA复合材料的流变行为研究69＼d丑I

7、。PMMA：⋯L20；⋯S20图2不同长度玻纤增强PMMA复合材料粘度与频率的关系＼日一一频率／Sa一流受测试前；b-流变测试后(b)图3长玻纤增强PMMA复合材料燃烧残余玻纤照片。一PMMA：。一L-20：—一S-20a储能模量；b-损耗模量代价，无法保持玻纤长度来提高材料的各种性能，因图1玻纤长度对玻纤增强PMMA复合材料流变性能的影响此通过增加剪切速率的方式提高加工性能是不可取长度的依赖性很大。对于短玻纤增强PMMA复合的。在提高加工性能的同时，尽可能使玻纤长度降材料，在低频区(<0．6S)时，复

8、合材料的粘度低不多，必须提高注塑温度。略大于基体树脂；在高频区，复合材料与基体树脂的2．2玻纤含量对PMMA复合材料流变性能的影响粘度相近。相同玻纤含量时，长玻纤增强PMMA复图4示出长玻纤增强PMMA复合材料的储能合材料的粘度远高于短玻纤增强PMMA复合材料。模量、损耗模量与频率的关系。从图4可以看出，复特别是在低频区，长玻纤增强PMMA的粘度增加更合材料的模量随长玻纤含量的增加而先减小后增为明显，已大于10Pa·S。说明此区域复合材料类