玻璃纤维增强聚丙烯复合材料.doc

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1、玻璃纤维增强聚丙烯复合材料玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究%1.原材料1.聚丙烯（polypropylene简称PP）PP是一种热赠性树脂基体，为门色蜡状材料。聚丙烯的生产均采用齐格勒一纳塔催化剂，以Al（C2H5）3+TiC14体系在烷桂（汽油）中的浆状液为催化剂,在压力为1.3MPa,温度为100C的条件下按离子聚合机理反应制得。聚i人j烯的结晶度为70%以上，密度为0.98,透明度大，软化点在165°C左右，脆点一l（f20°C,具有优异的介电性能。热变形温度超过io（rc，其强度及刚度均优于聚乙烯，具有突出的耐弯曲疲劳性能、耐化学药品性和力学性能都比较好，

2、吸水率也很低。因此应用十分广泛，主要用于制造薄膜，电绝缘体，容器等，还可用作机械零件如法兰，接头，汽车零部件等。2.玻璃纤维（glassfiber简称GF）GF是一种性能优异的无机非金属材料。成分为二氣化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、M化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等T艺，最后形成各类产品。玻璃纤维单丝的直径从几个微米到十几米个微米，和当于一根头发丝的1/20-1/5,每束纤维原丝都有数百根其至上千根单丝组成，通常作为复材料屮的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛丿应用于国民经济各个领域。玻璃一般人的观念为质硬易碎物体

3、，并不适于作为结构川材，但如具抽成丝后，则-其强度人为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良的结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度高。作为增强材料的玻璃纤维具有以下的特点，这些特点使玻璃纤维的使用远较其他种类纤维来得广泛，发展速度亦遥遥领先，其特性列举如下：1）拉伸强度高，伸长小（茎3%）。2）弹性系数高，刚性佳。3）弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量人。4）为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。5）吸水性小。6）尺度安定性,耐热性均佳。7）透明可透过光线。8）与树脂接着性良好Z表面处理剂Z开发完成。9）价格便宜。3.乙烯一丙烯共聚物为了改善聚丙烯

4、的冲击性能、低温脆性，应对之进行增韧处理。通常选用的是含有二烯桂成分的乙烯一丙烯一二烯烧三元共聚（BPDM）4.表血•处理剂PP是非极性树脂，与其它材料的熔合性差。玻纤的表面光滑，很难与非极性树脂结合。改进方法丄要是对玻纤的表面进行处理。表面处理剂主要用硅烷偶联剂，如KI1-550等,但还不理想。因为此时PP依然是惰性的，它没有尼龙、饱和聚酯与玻纤之间那样的粘结力。为了改进这一缺点，可釆用以下儿种方法：(1)以过氧化硅烷偶联剂:含有双键置换基团的某些过氧化硅烷，如乙烯基三(特丁基过氧化)硅烷。(2)以氯化物偶联:将硅烷与全氯环戊烷，氯化二甲苯,氯桥酸酎等高氯化物并用，可显著

5、地改进玻纤增强PP的强度。特别是从氯化二甲苯的热稳定性考虑，最优异。(3)对PP进行极性化处理，即在PP链中引入极性共聚单体,常用的极性共聚单体有双马來酰亚胺(BMI)和马來酸闭(MAH)等;或加入过氧化物，如过氧化二异i人j苯(DCP)。采川这些方法能使聚丙烯与玻纤表面产生一定程度的交联或化学作川，因而产品性能将大大提高。1.抗氧剂卩P的氧化老化过稈是按游离基连锁反应机理进行的。使用抗氧剂是阻I上卩卩自动氧化链反应过程进行的最有效防老化方法。抗氧剂可分为游离基链反应终止剂和过氧化物分解两类。主抗氧剂主要有胺类和酚类,辅助抗氧剂为硫酯类，配合使用具有协同效应，主辅抗氧剂用量

6、比为1/2〜2/1。二、复合材料的制备及成型技术将玻璃短切纤维与粉状热塑性树脂聚内烯及其填料等配置成悬浮液，搅拌均匀后沉积制成网状坯料，再经层合、烘干制成片状模蜩料半成品，剪裁后通过模压成型制成复合材料制品。木实验采川的是模压成型技术。成型热幫性璃料时，置于模具型腔内的舉料被加热到一定温度后，其小的树脂熔融成为粘流态，并在压力作用下粘裹着纤维一起流动直至充满整个模腔而取得模腔所赋予的形状，此即充模阶段；热量与压力的作用加速了热缈•性树脂的聚合(-•种不可逆的化学反丿应)，随着树脂交联反应程度的增加，蜩料熔体逐渐失去流动性变成不熔的体型结构而成为致密的固体，此即固化阶段。聚合

7、过程所需的时间一般与温度有关，适当提高温度可缩短固化时间。最后打开模具取出制品，冷却。三、性能测试1、拉伸强度材料拉伸断裂之前所承受的最人应力，这是增强璃料的一个重要的性能，它不仅取决于纤维和基体的强度和用量比例(含胶量)，还与纤维的形态因索及取向度、界血粘结强度等有密切关系，在木实验屮，増强材料是玻璃纤维毡片，纤维的形态因索和取向度是不变的，因此，含胶量和界血粘结强度是影响拉伸性能的主要因素。根据GB/T1447-2005《纤维增强犁料拉伸性能试验方法》试样，不同成型条件下制备的试样每组做三个。将试样编号、划线和