玻璃纖維增強聚丙烯-木粉發(fā)泡復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、塑性木塑復(fù)合材料是一種近年來受到廣泛關(guān)注，并且發(fā)展迅速的經(jīng)濟、環(huán)保的新材料。本文研究了注塑發(fā)泡的技術(shù)，并制備了聚丙烯／木粉發(fā)泡復(fù)合材料和玻璃纖維／聚丙烯／木粉發(fā)泡復(fù)合材料。研究其加工工藝、相容劑、成核劑、引發(fā)劑過氧化二異丙苯(DCP)／交聯(lián)劑二乙烯基苯(DVB)、發(fā)泡劑和硅烷偶聯(lián)劑對木粉的表面處理、木粉含量和玻璃纖維含量等對材料的發(fā)泡效果、力學(xué)性能和聚丙烯結(jié)晶等方面的影響。并得到了如下主要結(jié)論： 1．注塑得到的PP／木粉發(fā)泡復(fù)合

2、材料和GF／PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料均呈現(xiàn)三層式夾層結(jié)構(gòu)：中間層分布著泡孔，以及兩個結(jié)實無泡孔的外層。在發(fā)泡區(qū)域和外層之間，分布著一個過渡區(qū)。同時，在過渡區(qū)內(nèi)，泡孔沿著熔體流動的方向會產(chǎn)生變形。這種泡孔的變形，隨注塑速度的提高而增大； 2．隨著注塑流量的增大，PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的密度變小，發(fā)泡倍率提高，材料的力學(xué)性能下降。但發(fā)泡材料的綜合性能提高了； 3．不同的注塑流量對PP的結(jié)晶形態(tài)沒有影響，都得到Q晶型和β晶型聚丙

3、烯，但注塑流量的增大會使得PP的結(jié)晶度略有提高； 4．加入相容劑MAH-PP后，由于木纖維和PP基體的界面結(jié)合得到了提高，降低了PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的密度，大幅提高了材料的發(fā)泡倍率；同時，PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的拉伸、彎曲和沖擊強度降低了，但拉伸和彎曲模量增大了，并且材料的拉伸和彎曲比強度提高了； 5．隨發(fā)泡劑用量的增大，PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的發(fā)泡效果逐步提高。且當(dāng)發(fā)泡劑用量達到0．6％以后，再增加發(fā)泡劑用量對材料發(fā)

4、泡效果的提高有限。同時，PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的力學(xué)性能隨發(fā)泡劑用量的增大而變差，且當(dāng)發(fā)泡劑用量為0．6％時，PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的綜合性能最佳； 6．與未添加成核劑滑石粉的試樣相比較，添加了滑石粉的PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的密度有明顯的降低。當(dāng)滑石粉的用量為3％時，材料的發(fā)泡效果最佳；此后，再增大滑石粉用量，材料的密度增大，發(fā)泡倍率減小。同時，添加了成核劑后，材料的力學(xué)性能明顯下降。當(dāng)滑石粉含量達到3％以后，隨滑石粉用量的增大

5、，材料的拉伸和彎曲性能隨之降低，而沖擊性能隨之增大而上升。 7．滑石粉的加入未引起PP晶相的明顯轉(zhuǎn)變。隨滑石粉用量的增加，PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料中PP的結(jié)晶度隨之上升。 8．PP交聯(lián)有利于PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料獲得較低的密度和較高的發(fā)泡倍率。且當(dāng)DVB含量達到1．2％時，可以獲得最佳的發(fā)泡效果，與未加交聯(lián)劑的復(fù)合材料相比，密度下降了4％，發(fā)泡倍率上升了28％。并且從總體上來看，隨著交聯(lián)劑的加入及含量的提高，力學(xué)性能隨之提

6、高了，這是因為交聯(lián)PP形成了網(wǎng)絡(luò)的緣故。 9．隨DVB含量的增加，PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料中PP的結(jié)晶度隨之下降，說明DVB不利于PP的交聯(lián)。 10．由于PP和木粉的密度不同，引起了PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的密度隨木粉含量的增加而增大，且材料的發(fā)泡倍率在木粉含量為30％時達到最大。至于材料的力學(xué)性能方面，提高木粉含量有利于提高材料的拉伸和彎曲性能，而不利于材料的沖擊性能。當(dāng)木粉含量為30％時，材料的綜合性能最佳。 1

7、1．由于木粉在PP的結(jié)晶過程中充當(dāng)了成核劑，所以木粉的加入使得PP結(jié)晶狀態(tài)發(fā)生了α晶型到β晶型的轉(zhuǎn)變，并且隨木粉含量的增大，PP的結(jié)晶度也隨之增大。 12．適量的相容劑MAH-PP、成核劑滑石粉、交聯(lián)劑DCP／DVB和木粉表面的硅烷偶聯(lián)劑處理都能改善GF／PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的發(fā)泡效果，得到更低的密度和更高的發(fā)泡倍率。除添加成核劑滑石粉之外，上述其他各項都能提高材料的力學(xué)性能。 13．GF／PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的發(fā)泡

8、倍率低于PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料；隨著GF含量的增加，GF／PP／木粉發(fā)泡復(fù)合材料的密度隨之增大，但當(dāng)GF含量由5％增加到15％的過程中，材料的發(fā)泡倍率隨著GF含量的增大而增大。由于木粉和PP密度的不同使得材料的密度隨木粉含量的增加而增大；同時，材料的發(fā)泡倍率隨木粉含量的增大而增大。 14．隨GF含量的增加，材料的拉伸、彎曲和沖擊性能都隨之提高：同時，拉伸和彎曲性能隨木粉含量的增加而提高，但沖擊性能卻隨木粉含量的增大而降低。