聚丙烯复合材料的制备和性能研究

玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究
摘要
本文研究了玄武岩纤维增强聚丙烯（PP）复合材料的制备和性能。

玄武岩纤维是一种中空纤维状矿物，具有良好的抗压强度和硬度，能大大提升复合材料的强度和硬度。

本文以玄武岩纤维为增强剂，采用挤出成型技术，制备出尺寸相同的PP复合材料样品。

然后，对该复合材料样品的力学性能、热性能和韧性性能进行测试。

结果表明：玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的抗弯强度和硬度得到极大的改善，大大超过原材料，而且在弯曲变形时也显示出更高的抗变形性能，而且PP混合玄武岩纤维后，复合材料的热性能也有显著改善。

由此可见，玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的性能明显优于原有的塑料材料。

关键词：玄武岩纤维；聚丙烯；复合材料；抗弯强度；热性能
Abstract。

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究一．原材料1．聚丙烯（polypropylene简称PP）PP是一种热塑性树脂基体，为白色蜡状材料。

聚丙烯的生产均采用齐格勒—纳塔催化剂，以Al(C2H5)3+TiCl4体系在烷烃（汽油）中的浆状液为催化剂，在压力为1.3MPa，温度为100℃的条件下按离子聚合机理反应制得。

聚丙烯的结晶度为70％以上，密度为0.98，透明度大，软化点在165℃左右，脆点—10~20℃，具有优异的介电性能。

热变形温度超过100℃，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，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(glass fiber简称GF)GF是一种性能优异的无机非金属材料。

成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、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、织布等工艺，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，相当于一根头发丝的1／20—1／5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛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，并不适于作为结构用材，但如其抽成丝后，则其强度大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，故吸收冲击能量大。

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)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。

工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第49卷，第3期2021年3月V ol.49，No.3Mar. 202142doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2021.03.008长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备及力学性能刘琳，黄诚珑(同济大学材料科学与工程学院，上海　200092)摘要：使用熔融浸渍法制备了长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(LFTPP–G)，研究了不同纤维含量、不同牵引速度及不同相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)添加量对复合材料力学性能的影响。

结果表明，玻璃纤维在复合材料体系中起增强增韧作用，复合材料力学性能随纤维含量增加而升高；提高牵引速度可以提高生产效率，但复合材料的力学性能及纤维分散性能随之降低；相容剂PP-g-MAH 的加入改善了玻璃纤维与树脂的界面结合。

当使用自制的浸渍装置且玻璃纤维质量分数为50%、牵引速度为30 m ／min 、相容剂PP-g-MAH 质量分数2%时，制得LFTPP–G 具有较好的综合力学性能，其缺口冲击强度相较于纯聚丙烯树脂提高了1 323%。

关键词：长玻纤增强聚丙烯复合材料；力学性能；纤维分散；界面结合中图分类号：TQ327.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2021)03-0042-05Preparation and Mechanical Properties of Long Glass Fiber Reinforced Polypropylene CompositeLiu Lin ， Huang Chenglong(School of Material Science and Engineering ， Tongji University ， Shanghai 200092， China)Abstract ：By using melt impregnation method ，long glass fiber reinforced polypropylene composite (LFTPP–G) was prepared. The effects of glass fiber content ，pulling speed and compatibilizer PP-g-MAH content on the mechanical properties were investi-gated. The results show that ，glass fiber reinforces and toughens the composite and improves the mechanical properties of LFTPP–G when fiber content increases. Increasing pulling speed can improve the production efficiency but the mechanical properties and fiber dispersion drop along with the speed increases. PP-g-MAH improves the interfacial bonding between the resin martix and glass fiber. When the self-developed impregnation die is used ，the glass fiber content is 50wt%，the pulling speed is 30 m ／min ，the PP-g-MAH content is 2wt%，the comprehensive mechanical properties of LFTPP–G show the best ，comparing with neat polypropylene resin ，its notched impact strength is improved by 1 323%.Keywords ：long glass fiber reinforced polypropylene composite ；mechanical property ；fiber dispersion ；interfacial bonding长玻璃纤维(玻纤)增强聚丙烯复合材料(LFTPP–G)[1]熔融浸渍工艺是一种将长玻纤经由特制的树脂浸渍装置充分展开，并与熔融聚丙烯充分浸渍，最后经水槽冷却、牵引、切粒的聚烯烃类热塑性复合材料生产工艺[2]。

摘要聚丙烯PP具有密度小、透明性好、耐热性优良、加工成型性好、功能化复合容易、原材料丰富、价格便宜等优点,广泛应用于包装、农业、建筑、汽车、电子电气等行业。

但聚合物PP耐寒性差，低温易脆断，收缩率大，抗蠕变性差，制品尺寸稳定性差，低温韧性较差,耐光及抗老化性差限制了聚合物材料在结构材料领域中的拓展应用，因此，必须对PP进行改性处理。

己有的聚丙烯(PP)改性方法有共聚、接枝、交叉等化学方法,以及弹性体共混、刚性有机粒子填充、纤维增强、纯纳米粒子增强增韧等物理方法,但存在材料综合性能差、制备工艺复杂或材料成本偏高等综合问题。

本论文以PP材料的无机填料填充改性为研究对象,提出以滑石粉填充改性PP基材，且用磁性粒子Fe3O4帮助其分散的思路,以期用简单的复合工艺,廉价的改性材料,提高PP的综合性能。

论文通过用滑石粉填充改性PP，磁性粒子Fe3O4帮助其均匀分散来改善PP的综合性能。

通过制备PP/Talc复合材料研究其性能的变化，通过对复合材料力学性能的测试，来分析Talc填充改性PP的可行性。

通过DSC分析磁性粒子Fe3O4对PP及PP/Talc的成核效率及结晶度的影响，通过XRD分析PP/Talc晶型的变化，通过流变分析复合体系的流变行为，通过SEM分析Talc在PP中的分散情况，来深入探讨印证磁性粒子Fe3O4改善PP/Talc复合体系性能的原因。

关键词：Fe3O4，聚丙烯（PP），PP/Talc英文第1章绪论1.1研究背景自1957年在意大利最先实现工业化生产之后,聚丙烯迅速发展成为三大通用塑料之一，产量第二，消费量第三，且工业上对聚丙烯的需求逐年上升[2]。

1.2 聚丙烯的概述聚丙烯是在1954年由意大利的纳塔教授利用络合催化剂合成制得的具有高等规度的结晶性聚合物。

聚丙烯与聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS 等其他通用热塑性塑料相比，密度最低，其相对密度只有0.89-0.91g/cm3；透明性好，耐热性优良，能在120℃下连续使用等；聚丙烯几乎不吸水，具有良好的化学稳定性，除发烟硫酸及强氧化剂外，与大多数介质均不起化学反应,它还拥有良好的电绝缘性和较小的介电率。

258作者简介：高红艳（1983—　），男，汉族，新疆克拉玛依人。

主要研究方向：石油化工。

聚丙烯综合性能优良，原料来源丰富，价格低廉，加工和应用易于普及，已成为塑料行业的主力之一。

聚丙烯材料的可热塑性特点，通过共聚、共混、填充、增强、阻燃等改性途径使聚丙烯产品的综合性能更加多样化，功能更加强大。

一、聚丙烯材料的制备辐射交联聚丙烯的制备方法。

把聚丙烯粉末加入含交联助剂的溶液中，经烘干、脱除溶剂和热处理后，加入抗氧剂，混炼，挤出或者模压成型，将成型后的聚丙烯进行辐照。

借助易挥发溶剂混匀原料和助剂，缩短混炼时间，提高交联效率，其耐热性和熔体强度均有所提高，该法辐射交联不使用化学交联剂，交联均匀程度易于控制，环保、能耗低、产率高，电子辐照后的聚丙烯泡沫其耐环境老化性能和耐温性能显著提高。

使用新型催化剂BCZ-208的制备方法。

BCZ-208 催化剂比DQC-401 催化剂的催化活性提高约50％，催化剂平均单耗为0.016 kg/t；采用氢调法生产均聚PP 粉料，使用BCZ-208 催化剂有利于生产高熔体流动指数PP 产品，氢调敏感性好. 使用BCZ-208 催化剂比DQC-401 催化剂生产的PP 产品等规度提高约1％，相对分子质量分布较窄，灰分含量降低，PP 粉料平均粒径小，细粉少，PP粒料拉伸屈服应力较高，所生产的PP 产品均达到优级品质量指标。

二、聚丙烯的改性（一）聚丙烯的增韧改性微孔膜是一种应用广泛的塑料薄膜，主要应用在海水淡化、污水处理、电池隔膜、包装、医疗器械等领域。

微孔膜的制备方法主要有相分离法、中空纤维法、化学发泡法和单向或双向拉伸等。

不同的淬火方式及不同温度下等温结晶制备的热历史α-聚丙烯，其熔融行为和结晶形态差异较大。

淬火样品结晶度和熔融温度最低，球晶最小。

随着等温结晶温度的升高，样品的结晶度和熔融温度逐渐升高，球晶尺寸逐渐增大。

淬火样品球晶强度较低，双拉后材料没有产生微孔，等温结晶样品晶体强度较高、球晶界面较弱，双拉后产生了大量微孔，其孔径尺寸随等温结晶温度的升高逐渐增大，孔径分布均匀性优异。

高模量高抗冲聚丙烯复合材料的制备及性能研究郑智焕;付梓阳;杨丽庭;李彦涛;张惠;唐梓健【摘要】通过熔融共混法研究了乙烯辛烯共聚物(POE)、滑石粉和高密度聚乙烯(PE-HD)的含量对高模量、高抗冲聚丙烯(PP)复合材料力学性能、结晶行为、热分解行为以及相态的影响.结果表明,PP与POE的黏度比越小,PP/POE复合材料的韧性越好;当PP/POE/滑石粉/PE-HD复合材料的质量比为13/4/12/3时,综合力学性能最佳;相比纯PP,复合材料的弯曲模量提高了60.1%,缺口冲击强度提高了435.9%,拉伸强度和弯曲强度分别降低了27.4%和17.4%;PE-HD能够增强PP与POE的界面相互作用,提高复合材料的韧性;加入滑石粉和PE-HD均可提高复合材料的起始分解温度以及最大热失重速率温度,提高了复合材料的热稳定性.%This paper reported a study of effects of ethylene-octene copolymer (POE),talc,and high-density polyethylene (PE-HD)contents on mechanical properties,crystallization behavior, thermal decomposition behavior,and morphology of polypropylene (PP )composites.Impact toughness of the composites tended to increase with a decrease in the PP/POE viscosity ratio.The optimum mechanical properties were gained for the composites with PP/POE/talc/PE-HD weight ratio of 13/4/12/pared with pure PP,the composites achieved an increase in flexural modulus by 60.1 %and in impact strength by 435.9 %,whereas their tensile strength and flexural strength were reduced by 27.4 %and 17.4 %,respectively.The interface interaction between PP and POE phases was enhanced due to the presence of PE-HD,thus improving the impact toughness of the composites.The introduction of talc or PE-HD into the composites alsoresulted in an improvement in initial decomposition temperature and the temperature at the maximum weight-loss rate and,therefore,enhanced the thermal stability of the composites.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2017(031)006【总页数】8页(P46-53)【关键词】聚丙烯;乙烯辛烯共聚物;高密度聚乙烯;高模量;冲击强度【作者】郑智焕;付梓阳;杨丽庭;李彦涛;张惠;唐梓健【作者单位】华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;广州石头造环保科技股份有限公司,广东广州511483;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TQ325.1+4PP是一种结构规整的结晶性聚合物，为无味、无毒、质轻的热塑性塑料，具有易加工、挠曲性与电绝缘性优异、耐腐蚀、价廉等优点，广泛应用于汽车、家电、电子、包装、建材及家具行业。

研究与开发CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2022， 39（4）： 29聚丙烯（PP）因其优良的力学性能、化学稳定性，以及低廉的成本，在汽车制造、建筑建材、包装材料等方面得到广泛应用；但PP的低温易脆断、成型收缩率大、尺寸稳定性低的问题，限制了其进一步应用［1］。

采用PP制造的塑性材料，拉伸强度仅为30~40 MPa，难以满足高强度应用领域的需求，而非极性PP较差的亲水及抗静电性能，进一步限制了材料的二次加工［2-3］。

因此，为扩展PP的工程应用领域，对PP的改性成为研究热点［4-6］。

通常，采用化学方法改变PP的原子种类和组成方式来提升PP复合材料的综合性能，包括交联、氯化、互穿聚合物网络等［7-10］。

利用物理改性来改变PP 的聚集态结构，改变材料的性能，应用较多的有填DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2022.04.06玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及其性能程军生（玉林师范学院，广西 玉林 537000）摘要：以聚丙烯（PP）粒料为原料，玻璃纤维（GF）为增强剂，乙烯-1-辛烯共聚物（POE）为增韧剂，马来酸酐接枝POE（POE-g-MA）为增容剂，采用双螺杆挤出机制备PP/POE/GF复合材料，并分析了复合材料的力学性能。

结果表明：POE与PP存在一定相容性，能显著提高复合材料的冲击强度；加入GF，受到弹性POE的削弱作用，GF使复合材料的拉伸强度有一定幅度的提升，冲击强度下降；加入增容剂POE-g-MA，GF与PP/POE间的界面相容性显著改善，复合材料的冲击强度和拉伸强度都得到提升。

最优的复合材料组成：PP与POE用量分别为100，25 phr，GF质量分数约为27.9%，POE-g-MA含量为10 phr。

与纯PP相比，此条件下制备的复合材料冲击强度提高49%，拉伸强度提高17%。

关键词：聚丙烯 复合材料 玻璃纤维 增容剂 力学性能中图分类号：TQ 325.1+4 文献标志码：B 文章编号：1002-1396（2022）04-0029-06 Preparation and properties of glass fiber reinforced polypropylene compositesCheng Junsheng（Yulin Normal University，Yulin 537000，China）Abstract：Based on polypropylene pellets，glass fiber（GF） chosen as the reinforcing agent，ethylene-octene copolymer（POE） as toughening agent，grafting of maleic anhydride（POE-g-MA） onto POE as compatibilizer，PP/POE/GF composites were prepared by twin screw extrusion process and their mechanicalproperties were analyzed as well. The results show that there is some compatibility between POE and PP and the compatibility can significantly improve the impact toughness. Under the negative effect of elastic POE，the addition of glass fiber into the composites can improve the tensile strength in some degree，and decrease the impact strength. The addition of compatibilizer into POE-g-MA can significantly improve the interfacial compatibility between GF and PP/POE and the impact and tensile strength of the composites can be both improved. The optimal composition of the composite: the contents of PP and POE are 100，25 phr respectively，the mass fraction of glass fiber is about 27.9%，and the content of POE-g-MA is 10 phr；compared with original PP，the prepared composite has a superior impact strength increased by 68% and a better tensile strength increased by 17%.Keywords：polypropylene； composite； glass fiber； compatibilizer； mechanical property收稿日期：2022-01-27；修回日期：2022-04-26。

pp复合材料PP复合材料。

PP复合材料是一种由聚丙烯（PP）基体和其他增强材料组成的复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于汽车、航空航天、电子电气等领域。

在本文中，我们将对PP复合材料的特性、制备工艺和应用领域进行介绍。

首先，PP复合材料具有优异的物理性能。

由于聚丙烯本身具有较低的密度，因此PP复合材料具有轻质的特点，适用于要求重量轻的产品制造。

同时，PP复合材料还具有较高的强度和刚度，能够满足不同领域对材料强度的要求。

此外，PP复合材料还具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下长期稳定使用。

其次，PP复合材料的制备工艺多样。

常见的制备方法包括挤出成型、注塑成型、压缩成型等。

在制备过程中，可以通过添加玻璃纤维、碳纤维、石墨等增强材料来改善PP复合材料的性能，使其具有更高的强度和刚度。

同时，还可以通过控制制备工艺参数，如温度、压力、速度等，来调节PP复合材料的结构和性能，满足不同应用的需求。

最后，PP复合材料在汽车、航空航天、电子电气等领域有着广泛的应用。

在汽车制造中，PP复合材料可以用于制造车身零部件、内饰件等，以降低整车重量，提高燃油经济性和安全性能。

在航空航天领域，PP复合材料被广泛应用于飞机结构件、舱内装饰件等，以满足对轻质、高强度材料的需求。

在电子电气领域，PP复合材料可以用于制造电子外壳、绝缘材料等，以提高产品的耐用性和稳定性。

综上所述，PP复合材料具有优异的物理性能，制备工艺多样，应用领域广泛。

随着科技的不断进步和市场需求的不断增长，PP复合材料将在未来得到更广泛的应用和发展。