玻璃纖維聚丙烯復合材料的研究

張?zhí)╁K

（沈陽市第四十中學，遼寧盤錦 361000）

玻璃纖維聚丙烯復合材料的研究

張?zhí)╁K

（沈陽市第四十中學，遼寧盤錦 361000）

在普通合成樹脂中，聚丙烯復合材料性能良好，已經(jīng)在我國的工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，但作為結(jié)構材料，其產(chǎn)品機械強度低，容易收縮變形，這些缺點在一定程度上限制了聚丙烯復合材料的應用。由此本文探析了聚丙烯復合材料的性能影響因素。

玻璃纖維；聚丙烯復合材料；性能；影響因素

玻璃纖維聚丙烯復合材料是非常優(yōu)異的無機材料，具有高強度，高穩(wěn)定性，而價格相對便宜等特點，是一種非常合適加固的材料。由于GF和PP之間的相容性差，通過直接復合法獲得的復合材料的機械性能差。如何通過改良形成具有良好性能的復合材料已成為具有理論和實踐意義的研究課題。

1 原材料的選擇

1.1 PP

基質(zhì)樹脂是復合材料的基礎，應根據(jù)復合材料的使用選擇PP，一般使用熔體流動指數(shù)較大的注塑級PP，以便成型。一些化工管道有切性要求，可以選擇共聚物級PP。

1.2 玻璃纖維

在GFRRPP中，中堿玻璃纖維以及無堿玻璃纖維使用得較多，其中無堿玻璃纖維的最大量，兩種玻璃纖維的性能如表l所示：

表1 無堿和中堿玻瑞纖維的性能對比

2 GFRPP復合材料的制備

2.1 SGFRPP

SGFRPP的制備方法比較簡單，通常按照一定比例的玻璃纖維和PP粘合在一起直接擠出造粒后制成；或在雙螺桿擠出機熔融部分，根據(jù)螺桿旋轉(zhuǎn)和熔融PP粘附少量添加連續(xù)無捻長的玻璃纖維，由擠出機切割和壓碎，由進料螺桿和主螺桿速度來決定混合塑化玻璃纖維的含量。制備的SGFRPP顆粒，玻璃纖維和樹脂均勻混合，但玻璃纖維的長度短，通常小于顆粒顆粒的長度。經(jīng)過加工成型后，產(chǎn)品中玻璃纖維的長度將縮短，強度將遠遠小于設計值。

2.2 長玻璃纖維增強聚丙烯

長玻璃纖維增強方法已被用于熱固性樹脂。熱塑性樹脂熔體粘度高，熔融溫度高，對玻璃纖維滲透帶來很大困難。研究人員開發(fā)了一套熱塑性樹脂熔浸連續(xù)纖維裝置，可連續(xù)生產(chǎn)生產(chǎn)長纖維增強熱塑性樹脂復合材料的特種裝置，調(diào)整復合材料的玻璃纖維含量，可能促進LGFRPP的應用。通過將裝置分為三個部分，包含分絲、浸漬、上光，該工藝生產(chǎn)出來的產(chǎn)品表面光滑平整，效果較好，但是沒有關于LGFRPP顆粒的工業(yè)生產(chǎn)的相關報道。

3 GFRPP的性能及其影響因素

3.1 玻玻璃纖維含量

通常認為GFRPP的機械性能隨著玻璃纖維含量的增加而增加，但當含量超過41%時，并不能增加其性能，反而會降低其性能。同時由于玻璃纖維含量的增加，加工的流動性也隨之減少，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品工藝也變差；考慮到性能和加工工藝的要求，產(chǎn)品中的玻璃纖維含量的GFRPP生產(chǎn)通常控制在30%-40%左右。

3.2 玻璃纖維長度及分布

一般來說，復合材料，較長的玻璃纖維長度的尺寸材料增強效果較大。然而，由于較長的玻璃纖維，存在玻璃纖維聚集的大的對比度，這在擠出時更容易獲得不可分散的玻璃纖維束，這對材料的增強具有副作用。相比之下，玻璃纖維和基體之間的界面粘合對復合材料的強度貢獻更大，比LGFRPP中的玻璃纖維要長，相應的性能不如SGFR.PP由于界面粘合性差；在復合材料中，不是所有的玻璃纖維都具備加強的功能，只有長度適宜的玻璃纖維對復合材料的韌性影響更大。只有具有一定寬高比的玻璃纖維，或只有大于臨界長度（L0）的長度（L）有助于復合材料的強度，而大于（L0）的玻璃纖維是無效的。

3.3 玻璃纖維取向及其分布

在復合材料的過程中，玻璃纖維總是以熔體流動力取向，玻璃纖維流動方向與流動不同，顯示出一定的取向分布，如在注塑樣品中，表現(xiàn)出明顯的表皮-內(nèi)芯結(jié)構，在表皮上，樣品隨著纖維的流動方向而成型；在內(nèi)芯上，纖維的流動方向比較隨意，有時甚至垂直于流動方向。當拉伸力施加到試樣上時，拉伸強度與皮層相同，不同取向力的玻璃纖維對材料拉伸強度的作用足不同的。在理論上，材料的彈性模量和玻璃纖維取向之間的角度有關，角度越小，彈性模量越大。

3.4 改性

加入玻璃纖維可以明顯增強pp的拉伸度，但是對其韌度的增加沒有很好的效果，此時可以考慮加入其它成分，三元乙丙橡膠是一種很適合的材料，它的加入可以使材料的韌性更強。在這種多元成分混合的體系中，有PP玻璃纖維，PP彈性體兩種反作用的成分。兩者的結(jié)合，使體系具有獨特的應力應變行為。隨著EPDM含量的增加，體系和極限強度降低，但極限應變增加。另外，由于EPDM粒子能夠吸收沖擊能量，材料的韌性將得到提高.IIvio eBabor等的研究表明：GF R PP通過加入10%的EPD M，該體系可以使沖擊強度比純PP 3次；再加20%，再增加6倍。雖然添加了EPDM，但GF玻璃與彈性體的增韌同時被增強，PF/玻璃纖維/EPDM三元體系具有優(yōu)異的機械性能平衡，優(yōu)異的強度，剛性和優(yōu)異的韌性。

4 結(jié)語

聚丙烯復合材料已經(jīng)是一種比較成熟的復合材料，但其研究還有待深入，材料韌性和表面性能還需要提高，例如，由于玻璃纖維暴露，GFRPP產(chǎn)品看起來不美觀，很多地方需要改進。LGFRPP復合材料具有獨特的性能，將成為未來的研究的重點。隨著設備的制備方法的改進，聚丙烯復合材料的應用前景將會更廣闊。

[1] 曾彪，劉玉飛，王寧，等.玻璃纖維增強聚丙烯復合材料力學性能的研究進展[J].上海塑料，2015，（02）：11-16.

[2] 李通.玻璃纖維及PET玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的結(jié)構與性能研究[D].湘潭大學，2015.

Study on Glass Fiber Polypropylene Composites

Zhang Tai-kun

In the general synthetic resin，the polypropylene composite material has good performance，has been widely used in industrial production in China，but as a structural material，its product is low mechanical strength，easy to shrink deformation，these shortcomings to a certain extent limit The application of polypropylene composite materials.This paper explores the factors affecting the performance of polypropylene composites.

glass fiber；polypropylene composites；performance；influencing factors

TQ325.14

B

1003–6490（2017）10–0070–02