PET纤维增强聚丙烯复合材料的制备和性能研究
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摘要
对PET纤维填充聚丙烯复合材料进行了研究，首先对相容剂合成的条件进行探索，自行合成了相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)；考察了不同纤维含量和交联剂对纤维填充PP复合体系的力学性能(拉伸强度、冲击强度)的影响；通过毛细管流变仪、DSC和X射线衍射测定复合体系的流变性能和结晶性能，以及对微观冲击断口形貌进行了SEM观察，分析了复合体系的增强增韧机理。研究发现：
1、双螺杆挤出机的混合效果要好于双辊开炼机；
2、马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)是纤维填充聚丙烯较有效的相容剂；
3、PET纤维含量对复合体系力学性能的影响显著，当纤维含量30％左右时，体
系拉伸性能达极大值，冲击性能有所增加，但是变化不大；
4、添加交联剂对复合体系的拉伸和冲击性能都有提高；
5、纤维和交联剂的加入均使体系的粘度增大，流变性变差；
6、纤维的加入使PP基体的结晶速度增大，结晶度提高。
The composite system filled by the PET fiber was studied. At first we researched the synthesizing condition of compatibilizer MAH grafted PP(MPP) and manufactured series of MPP. The mechanical properties of several composite systems which had different content of PET fiber were examined. The rheology property and crystal property of the composite systems were analyzed by capillary rheometer, DSC and XRD. In addition, we studied the morphology of impact fracture of the composites and the micro-phase action of composite systems were analyzed by SEM. The toughen principles of the composites were discussed. The results show that:
1, The blending effect when by the double screws is better way than that by the hot-rolls;
2, The tensile strength and impact strength of these systems with the compatibilizer are better than that without. So MPP is a kind of good surface treatment ngent;
3, The mechanical properties (tensile strength, impact strength,etc) of the systems change with the increasing of of fiber content. When the content of Fiber is about 30% the tensile strength of the system maintain the highest level ,but the impact strength maintain a little improvement;
4, The addition of little cross-linking coagent will increase the impact strength and the tensile strength;
5, The addition of fiber and cross-linking coagent makes the viscosity of composites increase, and the melt flow properties decrease;
6, The fibers make the crystallization rate of PP matrix of the composites increase, the crystallinity of PP matrix of the composites increase.
1、双螺杆挤出机的混合效果要好于双辊开炼机；
2、马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)是纤维填充聚丙烯较有效的相容剂；
3、PET纤维含量对复合体系力学性能的影响显著，当纤维含量30％左右时，体
系拉伸性能达极大值，冲击性能有所增加，但是变化不大；
4、添加交联剂对复合体系的拉伸和冲击性能都有提高；
5、纤维和交联剂的加入均使体系的粘度增大，流变性变差；
6、纤维的加入使PP基体的结晶速度增大，结晶度提高。
The composite system filled by the PET fiber was studied. At first we researched the synthesizing condition of compatibilizer MAH grafted PP(MPP) and manufactured series of MPP. The mechanical properties of several composite systems which had different content of PET fiber were examined. The rheology property and crystal property of the composite systems were analyzed by capillary rheometer, DSC and XRD. In addition, we studied the morphology of impact fracture of the composites and the micro-phase action of composite systems were analyzed by SEM. The toughen principles of the composites were discussed. The results show that:
1, The blending effect when by the double screws is better way than that by the hot-rolls;
2, The tensile strength and impact strength of these systems with the compatibilizer are better than that without. So MPP is a kind of good surface treatment ngent;
3, The mechanical properties (tensile strength, impact strength,etc) of the systems change with the increasing of of fiber content. When the content of Fiber is about 30% the tensile strength of the system maintain the highest level ,but the impact strength maintain a little improvement;
4, The addition of little cross-linking coagent will increase the impact strength and the tensile strength;
5, The addition of fiber and cross-linking coagent makes the viscosity of composites increase, and the melt flow properties decrease;
6, The fibers make the crystallization rate of PP matrix of the composites increase, the crystallinity of PP matrix of the composites increase.
引文
1 辛敏琦．高性能增强PP的研制．工程塑料应用，1998，26(8)：1-3
2 孟丽萍．聚丙烯及其改性技术．工程塑料应用，1998，26(2)：7-10
3 晋日亚，李培霞．聚丙烯改性研究进展．中国塑料，2001，15(2)；20-24
4 崔宏跃．聚丙烯的化学改性．石化技术，2002，9(2)：118-122
5 邹盛欧．聚丙烯改性与加工．现代塑料加工应用，11(5)：60-65
6 余剑英，周祖福等．纤维表面处理与基体改性对连续玻纤增强聚丙烯力学性能的影响．复合材料学报，2000，17(3)：6～10
7 王宏岗，郑姿呐等．玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面结合的研究2．界面剪切强度的影响因素及最佳值的判断．复合材料学报，1999，16(3)：51～56
8 徐蓉，邢帆等．聚丙烯／玻璃纤维的界面改性研究(Ⅰ)不同界面改性方法比较．广州化工，2000，28(2)：6～8
9 徐蓉，邢帆等．聚丙烯／玻璃纤维的界面改性研究(Ⅱ)．聚丙烯—马俩酸酐接枝工聚物的界面改性研究．广州化工，2000，28(3)：13～18
10 杨卫疆，郑安呐等．玻璃纤维增强聚丙烯界面纤维研究．纤维复合材料，1996(4)：33～37
11 李志军，程光旭等．等离子体处理在玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中的应用．中国塑料，2000，14(6)：45～49
12 张桂云，李刚等．玻璃纤维与聚丙烯界面性能研究．现代塑料加工应用，1998，10(6)：15～17
13 张向南．玻纤增强塑料中玻纤含量的控制．现代塑料加工应用，2000，9(5)：36-39
14 陶国良．碳纤维／聚丙烯复合材料的研究．中国塑料，2001，14(2)：9-12
15 吕通建等．碱式硫酸镁晶须增强阻燃聚丙烯的研究．现代塑料加工应用，2001，15(9)：66-68
16 林群芳，周晓东等．废木屑增强聚丙烯的力学性能及其影响因素．中国塑料，2001，15(8)：36～39
17 蔺艳琴，张立平等．聚丙烯／木纤维复合材料增强改性的研究．现代塑料加工应用，2000，12(1)：14～17
18 林群芳等。废木屑增强聚丙烯的力学性能及影响因素。中国塑料，2001，15(8)：35-39
19 李忠明．秸杆／聚丙烯复合材料．塑料工业，2000，28(4)：9-11
20 张长安，张一甫等．苎麻落麻纤维的偶联改性研究．玻璃钢／复合材料，2002，(5)：19-21
21 张长安，张一甫等．苎麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料研究．玻璃钢／复合材料，2001，(11)：16-17
22 臧克峰，项素云等．MAH-g-PP及偶联剂处理木粉填充PP的研究．中国塑料，2001，15(2)：71-73
23 尹以高，夏成林等．塑木复合材料的研制和性能．塑料工业，2002，30(6)：20-21
24 袁新恒，张隐西等．废报纸封填充聚丙烯材料的研究．塑料工业，1997(1)：60-63
25 C. Wang, C. R. Liu. Transcrystallization of polypropylene composites:
nucleating ability of fibres. Polymer, 1999(40):289～298
26 M. A. Lopez-Manchado, M. arroyo. Thermal and dynamic properties of polypropylene and short organic fiber composites. Polymer, 2000(4):7761～7767
27 余剑英，周祖福等．氨基硅烷烃／马来酸酐接枝聚丙烯界面化学的研究．化学物理学报，2000，13(1)：109-112
28 耿辰晓，张晓春．化学结合型玻璃纤维增强聚丙烯研究．石家庄铁道学院学报，1997，10(3)：73-76
29 徐蓉，邢帆等．聚丙烯／玻璃纤维的界面改性研究(Ⅲ)界面改性的复合效应．广州化工，2001，29(1)：25-27
30 崔新宇，周晓东等．玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的界面结晶行为．塑料科技，2000，(3)：14-18
31 王宏岗，郑姿呐等．聚丙烯与玻璃纤维界面结晶行为的研究．高分子材料科学与工程，1999，15(4)：99-102
32 周晓东，周成玉等．连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸料粉末法浸渍过程及界面控制．玻璃钢／复合材料，2000，(2)：5-8
33 C. Saujanya, S. Radhakrishnan. Structure and properties of PET fibre and PP composites. Polymer, 2001(42):4537～4548
34 G. Verfailie, J. Devaux, R. Legras. Relationship between surface and bulk morphologies for immiscible polymer blends. Polymer, 1999(40):2929～2938
35 M.A. Lopez-Manchado, M. Arroyo. Thermal and mechanical properties of polypropylene and short organic fiber composites. Polymer, 2000(41):7761～7767
36 C.P. Papadopoulou, N.K. Kalfoglou. Comparison of compatibilizer effectiveness for PET/PP blends: their mechanical, thermal and morphology characterization. Polymer, 2000(41): 2543～2555
37 M.A. Lopez-Manchado, M. Arroyo. Effect of the incorporation of PET fibers on the properties of thermaoplastic elastomer based on PP/elastomer blends. Polymer, 2001(42):6557～6563
38 Jochen Gassan, Andrzej K. Bledzki. The influence of fiber-surface trement on the mechanical properties of jute-polypropylene composites. Composites Part A 28A, 1997:1001～1005
39 Martine Collaud Coen, Roland Lehmann. Modification of micro-and nanotopography of several polymers by [lasma treatments. Applied surface science, 2003(207):276～28
40 J. F. Friedrich, L. Wigan. Barrier properties of plasma and chemically fluorinated polypropylene and polyethyleneterephalate. Surface and coatings Techology, 1995,74～75:910～918
41 张勇．聚丙烯改性的研究概述．化学推进剂与高分子材料，2001(1)：8-10
42 李远．聚丙烯改性及其发展．金山油化纤，1998，1(1)：41-43
43 杨红梅．玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的研究进展．合成树脂及塑料，2002，19(3)：49-53
44 高凌峰等．玻璃纤维毡增强聚丙烯材料(GMT)力学性能的研究．玻璃钢／复合材料，
1997，(5)：45-47
45 王宏岗．聚丙烯与玻璃纤维界面结晶行为的研究．高分子材料科学与工程，1999，15(4)：98-108
46 赵若飞．玻璃纤维增强聚丙烯界面处理研究进展．玻璃钢／复合材料，2000(5)：54-57
47 唐建国．天然植物纤维的改性与树脂基复合材料．高分子通报，1998(2)：56-60
48 揣成智．软木纤维增强PP复合材料的研究．塑料科技，2001，32(2)：11-17
49 臧克峰．MAH-g-PP及偶联剂处理木粉填充PP的研究．中国塑料2001，15(2)：71-73
50 张国立．木粉高填充改性聚丙烯再生料的研究．中国塑料．2000，14(9)：58-61
51 张桂云．等玻璃纤维与聚丙烯界面性能的研究．现代塑料加工应用，1998，10(6)：15-17
52 阮吉敏．GMA固相接枝PP的研究．高分子材料科学与工程，1999，15(1)：79-83
53 孟丽萍．聚丙烯及其改性技术．工程塑料应用，1998，26(2)：7-10
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55 鲍洪杰．聚丙烯改性技术发展．塑料科技．2000(6)：40-42
56 张言波．聚丙烯／无机纳米复合材料的研究进展．青岛化工学院学报，2000，21(4)：311-314
57 刘才林，王琪．聚丙烯固相力化学接枝马来酸酐．高分子材料科学与工程，1999，15(3)：85-87
58 张红宇．PP交联研究．山西化工．2002，22(2)：12-16
59 张美洁．马来酸酐接枝聚丙烯的研究进展．塑料加工应用，2002，24(1)53-58
60 揣成智，李树．聚丙烯／接枝木纤维复合材料相容性及性能的研究．中国塑料，2000，14(5)：23-28
61 袁新恒．马来酸酐接枝聚丙烯在纸粉填充聚丙烯体系中偶联作用的研究．高分子材料科学与工程，1999，15(6)：112-120
62 顾书英等．马来酸酐改性聚丙烯与尼龙共混物的性能．塑料科技，2000(4)：1-3
63 赵文聘．高性能纤维增强聚丙烯的研究．工程塑料应用，2001，29(9)：10-13
64 王德禧．聚丙袭及其改性技术．工程塑料应用，1998，26(4)：26-31
65 邬国铭．高分子材料加工工艺学．中国纺织出版社，2000
66 吴培熙．聚合物共混改性．中国轻工业出版社，1996
67 王善元．纤维增强复合材料．中国纺织大学出版社，1998
68 吉法祥．复合材料．南京理工大学出版社，1997
69 车建飞，陆怡平．高分子物理实验技术．南京理工大学出版社，1999
70 J.F.拉贝克．高分子科学实验方法．科学出版社，1987
71 M.O.W.理查逊．聚合物工程复合材料．国防工业出版社，1989
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71 M.O.W.理查逊．聚合物工程复合材料．国防工业出版社，1989