玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能摘要：本文论述了玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能，主要包括材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度。

并分析了复合材料力学性能与玻璃纤维含量之间的关系，最后将复合材料与ABS的力学性能进行比较，发现玻璃纤维增强的聚丙烯复合材料可以替代ABS应用于一些受力领域。

关键词：玻璃纤维；聚丙烯；力学性能；ABS1.引言聚丙烯是一种综合性能十分优异的热塑性通用塑料，其具有易加工、密度小、生产成本低等特点，所以聚丙烯在家用电器、日常用品包装材料、汽车工业等行业有着广泛的应用，成为近些年来增长速度最快的塑料之一。

然而聚丙烯也有一些缺点，比如：抗蠕变性差、熔点较低、尺寸稳定性不好、热变形温度低、低温脆性等，制约了其作为工程受力材料的应用。

聚丙烯的一般性能如表1所示[1]。

如果想提高聚丙烯的耐热性和冲击强度，拓宽其应用范围，就应对聚丙烯进行改性[2, 3]。

表1 聚丙烯的一般性能[1]Tab. 1 The properties of polypropylene性能数据拉伸强度/Mpa 29断裂伸长率/% 200~700弯曲强度/Mpa 50~58.8压缩强度/Mpa 45缺口冲击强度/（KJ/m2）5~10洛氏硬度80~110弹性模量/Mpa 980~9800玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(GFRPP)是以热塑性树脂聚丙烯为基体，以长玻璃纤维为增强骨架的材料[4]，其性能与ABS 接近，但价格低于ABS 塑料。

目前，国内外已对GF 增强PP 做了大量研究［5, 6］。

玻璃纤维增强聚丙稀己广泛应用于汽车零部件、家电行业、飞机制造业等。

2.玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能材料的拉伸性能主要包括拉伸强度和拉伸模量。

拉伸实验中，试样直至断裂时所承受的最大拉伸应力称为拉伸强度。

拉伸模量是指材料在拉伸时的弹性。

在PP/GF复合材料中，GF起着骨架结构增强作用，以承担应力和载荷。

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。

玻璃纤维增强聚丙烯树脂基复合材料的制备及性能研究摘要本文针对玻璃纤维增强聚丙烯树脂基复合材料，通过研究其制备工艺和性能，旨在提高该复合材料的机械性能和耐候性。

研究结果表明，合理的制备工艺可以显著改善复合材料的性能，提高其在各类应用中的实际效果。

1. 引言玻璃纤维增强聚丙烯树脂基复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料。

其独特的性能使其在航空航天、汽车制造、建筑等领域具有重要的应用价值。

然而，目前该复合材料的性能仍存在一些问题，如机械性能不够优异、耐候性不佳等。

因此，本研究旨在通过优化制备工艺，改进玻璃纤维增强聚丙烯树脂基复合材料的性能，提高其实际应用效果。

2. 实验部分2.1 材料准备选用聚丙烯树脂、玻璃纤维、增容剂、稳定剂和助剂作为制备聚丙烯树脂基复合材料的原材料。

其中，聚丙烯树脂作为基体树脂，玻璃纤维作为增强材料，增容剂和稳定剂用于调整材料的流动性和稳定性，助剂用于改善材料的特性。

2.2 制备工艺将聚丙烯树脂与增容剂、稳定剂和助剂按一定比例混合，并进行预热处理。

待混合物达到一定温度后，将玻璃纤维逐渐加入，并进行搅拌和熔融处理。

这样可以保证玻璃纤维与聚丙烯树脂充分接触，从而提高复合材料的增强效果。

随后，将熔融的复合材料注入模具，并进行压力和温度控制，以确保材料在固化过程中获得良好的物理性能。

2.3 性能测试对制备好的玻璃纤维增强聚丙烯树脂基复合材料进行性能测试，包括拉伸性能、弯曲性能、冲击性能和耐候性等指标。

采用标准的测试方法和仪器对材料进行测试，并与传统聚丙烯树脂进行对比。

3. 结果与讨论经过优化的制备工艺，制备了一系列玻璃纤维增强聚丙烯树脂基复合材料。

在性能测试中，与传统聚丙烯树脂相比，该复合材料具有明显的优势。

3.1 机械性能拉伸性能和弯曲性能是衡量复合材料力学性能的重要参数。

实验结果显示，经过优化处理的复合材料在拉伸和弯曲试验中表现出较高的强度和刚度。

这是由于玻璃纤维的加入使复合材料的增强效果显著，有效地提高了其抗拉强度和抗弯强度。

碱性溶液中玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的耐久性研究引言：近年来，玻璃纤维增强聚丙烯复合材料在工程领域中得到广泛应用，其优异的物理和力学性能使其成为一种备受关注的材料。

然而，在某些工况下，如碱性环境下的长期使用，其耐久性会受到一定的挑战。

因此，本研究旨在探究碱性溶液中玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的耐久性，并提出相应的改进策略。

1. 研究背景1.1 玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的特性玻璃纤维增强聚丙烯复合材料具有优异的刚性、强度和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造以及建筑领域等。

1.2 碱性环境对复合材料的挑战在一些工程应用中，如土木工程或化工装备等，复合材料常常暴露在碱性环境下，碱性介质可能对复合材料的性能造成一定的影响。

2. 溶液中复合材料耐久性的研究方法2.1 实验设计选择玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的典型样品，制备试件并将其置于碱性溶液中；设定不同的实验时间，周期性检测试样的性能变化；运用适当的实验手段，如扫描电镜、拉伸试验等，评估材料性能的变化。

3. 碱性环境导致的复合材料性能降低的机理3.1 碱性物质对聚合物基质的侵蚀作用碱性溶液中的氢氧根离子（OH-）能与聚合物基质发生化学反应，破坏聚合物分子的结构，导致材料的机械性能下降。

3.2 碱性物质对纤维增强体的影响碱性环境下，纤维表面可能发生腐蚀和溶解，导致纤维与基体之间的粘结弱化，进而导致材料的强度降低。

4. 改进策略4.1 变性改性在制备玻璃纤维增强聚丙烯复合材料时，可以引入一些改性剂，如填料表面改性剂、增强纤维表面改性剂等，以提高材料抗碱性的能力。

4.2 涂层保护在复合材料的表面涂覆一层具有抗碱性的保护涂层，能够有效地隔离材料与碱性介质的直接接触，减缓材料的腐蚀速度。

4.3 界面增强优化纤维与基体之间的界面粘结，通过改进粘接剂的选择和交联处理等方法增强纤维与基体之间的结合力，提高材料的耐久性。

5. 结论通过对碱性溶液中玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的耐久性进行研究，可以得出如下结论：在碱性环境中，玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的耐久性受到一定的影响，主要体现在力学性能的降低；碱性物质对聚合物基质和纤维增强体均具有一定的侵蚀作用；通过引入改性剂、涂层保护和界面增强等策略，可以有效提升复合材料在碱性环境下的耐久性。

40Vol.36 No.8 (Sum.196)Aug 2008理论与研究文章编号：1005-3360（2008）08-0040-05摘　要 :研究了玻纤（GF ）、SEBS 和聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH ）用量对GF 增强聚丙烯复合材料性能的影响，以及PP/GF （65/35）、PP-g-MAH /PP/GF （15/65/35）的微观形态。

结果表明：随着GF 用量的增加，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量增加，断裂伸长率降低，冲击强度先减小后增大，PP/GF 复合材料断面呈脆性断裂；在PP/GF 中添加增韧剂SEBS 可以提高复合材料的冲击强度，但拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲模量均减小；在PP/GF 中添加增容剂PP-g-MAH ，可使其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度均得到提高，当PP-g-MAH/PP/GF 为15/65/35时，复合材料性能优异，材料断面呈韧性断裂。

玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究Study on Properties of Glass Fiber Reinforced PolypropyleneComposite聚丙烯（PP ）具有良好的性能，且密度小，成本低，产量大，性价比高，化学稳定性好，易于加工成型和可回收利用。

然而PP 的成型收缩率大，对缺口十分敏感，低温易开裂，冲击性能差，限制了其在一些场合的应用。

为了改善PP 的性能，进一步扩大PP 的使用范围，本文通过玻纤（GF ）、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS ）和聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH ）对PP 的改性研究，制得了性能优异的GF 增强PP 复合材料。

1 实验部分1.1 主要原料2008年 8月 第36卷 第8期（总第196期）玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究聚丙烯（PP），K8303，北京燕山石化公司；玻纤（GF），ER-12-988，浙江桐乡巨石集团公司；聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH），接枝率0.7%，熔体流动速率12g/10min，南京聚隆化学公司；SEBS，HY-502，巴陵石化有限公司。

长玻纤增强聚丙烯复合材料的力学性能研究摘要：采用自行研制的熔体浸渍包覆长玻璃纤维装置,制备了长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料。

研究了玻纤含量、预浸料粒料长度及相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)含量对长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料力学性能的影响。

结果表明,长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)的力学性能明显优于短玻璃纤维增强聚丙烯,当玻纤含量在30%时,拉伸强度达到50 MP左右,冲击强度达到6kJ/m2左右,相容剂PP-g-MAH的加入增强了界面粘接强度,大幅度地提高了长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料的力学性能,当相容剂PP-g-MAH含量达到3%左右,其综合力学性能达到最佳值,拉伸强度达到100 MP左右,冲击强度达到10 kJ/m2左右。

关键词：熔体浸渍长玻璃纤维聚丙烯接枝马来酸酐通过自制的熔体浸渍包覆装置,制备了长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料,系统地研究了玻纤含量和长度对其力学性能的影响,研究了相容剂PP-G-MAH对PP/GF复合材料力学性能和断面形貌的影响。

熔体浸渍装置主要包括浸渍槽、分丝棍、牵引装置和切粒装置。

一、实验部分1.实验材料聚丙烯；玻璃纤维；PP-G-MAH。

2.实验工艺采用熔体浸渍包覆工艺制备3mm和18mm的LFT-PP粒料,挤出加工温度为150℃~225℃。

注塑压力:40Mpa~50Mpa；注射速度:40r/min；背压:3Mpa；冷却时间:40s。

二、结果与讨论1.成型过程中玻璃纤维长度及其分布数均长度(ln)和重均长度(lw)分别按照公式(1),(2)进行计算。

ln=∑nili/∑li(1)lw=∑nili2/∑nili(2)式中:li——样品中第i根纤维的长度;ni——长度在li与l +1之间的样品出现的频率。

玻纤在加工过程中因为断裂而影响其长度,纤维的断裂是由以下三方面的相互作用造成的:纤维/纤维、纤维/机械、纤维/聚合物。

玻璃纤维增强聚丙烯收缩行为的研究及优化
玻璃纤维增强聚丙烯是一种常用的高强度材料，广泛应用于工程建设、汽车、家用电器等领域。

但是，在使用过程中，我们发现材料存在一
定的收缩行为，影响了其使用效果。

因此，优化材料的收缩行为是一
项重要的研究课题。

第一步，了解收缩行为的原因。

通过分析玻璃纤维增强聚丙烯的制备
过程，我们发现，材料在注塑成型过程中，由于热胀冷缩的原理，会
出现一定程度的收缩。

此外，材料的孔隙结构、组织形态等也会对其
收缩行为产生一定的影响。

第二步，研究材料的收缩行为规律。

通过对玻璃纤维增强聚丙烯的收
缩过程进行观察和测量，我们可以发现，材料的收缩行为呈现出一定
的规律性。

例如，材料收缩的方向与注塑方向有一定的关系，不同组
织结构的材料收缩率也存在一定的差异。

第三步，优化材料的配方和制备工艺。

根据以上研究结果，我们可以
通过优化材料的配方和制备工艺来改善其收缩行为。

例如，在配方中
加入一定量的吸水性树脂可以减小材料的热胀冷缩系数，从而减轻其
收缩行为。

同时，在制备工艺上，采用合适的注塑温度和注塑速度也
可以有效地改善材料的收缩行为。

总之，通过以上步骤的研究和改善，我们可以有效地降低玻璃纤维增
强聚丙烯的收缩行为，提高其使用效果和工程应用价值。

该研究也为
材料科学和工程技术的发展提供了有益的思路和经验。

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展玻纤增强聚丙烯复合材料是一种常见的增强复合材料，通过将玻璃纤维与聚丙烯树脂相结合，可以获得具有优良力学性能和热稳定性的复合材料。

随着科学技术的快速发展，玻纤增强聚丙烯复合材料的研究也取得了长足的进展。

接下来，我们将对玻纤增强聚丙烯复合材料的研究进展进行详细介绍。

首先，随着纳米技术的发展，人们开始研究纳米颗粒对玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响。

研究发现，添加纳米颗粒可以显著提高复合材料的力学性能和热稳定性。

例如，添加纳米氧化硅可以提高复合材料的屈服强度和断裂韧性，而添加纳米氧化铝可以提高复合材料的耐热性能。

此外，纳米颗粒的加入还可以提高复合材料的抗老化性能和耐化学腐蚀性能。

其次，研究人员还对玻纤增强聚丙烯复合材料的界面改性进行了深入研究。

界面改性是指在玻纤表面涂覆一层化学相容性较强的改性剂，以增强玻纤与聚丙烯之间的相互作用力，从而提高复合材料的综合性能。

界面改性一般使用有机硅改性剂，例如环氧硅烷和聚二甲基硅氧烷。

研究发现，界面改性可以显著提高复合材料的力学性能和耐热性能，并且可以减少纤维的脱粘和断裂现象。

此外，人们还对玻纤增强聚丙烯复合材料的可再生利用进行了研究。

目前，大量的废旧聚丙烯制品被丢弃，导致环境污染和资源浪费。

因此，研究人员开始研究将废旧聚丙烯制品回收并用于制备玻纤增强聚丙烯复合材料的方法。

研究发现，回收的废旧聚丙烯制品可以通过适当的处理和改性，制备出具有良好力学性能的复合材料。

这种方法不仅可以有效利用废旧资源，还可以减少对原材料的需求，达到可持续发展的目标。

综上所述，玻纤增强聚丙烯复合材料的研究在纳米技术的引领下取得了显著的进展，包括纳米颗粒的添加、界面改性和可再生利用等方面。

未来，随着科学技术的不断进步，玻纤增强聚丙烯复合材料的研究将进一步推进，以满足社会对高性能、环保和可持续发展的需求。

第1期纤维复合材料㊀No.1㊀92024年3月FIBER ㊀COMPOSITES ㊀Mar.2024玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂板材的制备与性能研究张藕生1,张云峰2,3,杜浩强2,3,郭㊀瑞2,3,田经纬2,3,李承高2,3,张劭亦2,3,咸贵军2,3(1.中石化(上海)石油化工研究院有限公司,上海201208;2.哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090;3.哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室,哈尔滨150090)摘㊀要㊀玻璃纤维增强热塑性复合材料具有重复成型㊁高韧性㊁高耐久性㊁可设计㊁环境友好及可回收利用等优势㊂为解决由聚丙烯树脂粘度高与尼龙树脂吸水率高引起的复合材料成型工艺与耐久性问题,本项目采用模压工艺研发并制备了玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂复合材料板材,研究了混杂模式对于板材力学性能与热性能的影响规律与机理,比较分析了水分子在混杂复合材料内的扩散行为㊂研究发现,单层层间交替混杂模式板材具有最高的力学性能,拉伸㊁弯曲和剪切强度最大提升率为132.8%㊁127.4%和110.4%,归因于混杂板材中两种预浸带在层间粘结-挤压作用下协同受力,材料性能充分发挥;相比之下,五层预浸带层间交替混杂模式板材存在明显薄弱界面层,削弱了板材整体协同受力作用㊂此外,混杂板材由于聚丙烯树脂憎水性以及逐层交替混杂模式,延缓或阻止了水分子在尼龙树脂内部的吸收和扩散行为,导致混杂板材吸水率大幅下降,这对于提升尼龙树脂基复合材料的耐久性具有重要意义㊂关键词㊀玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙;混杂板材;力学性能;混杂机理;吸水性能Study on Preparation and Properties of Glass Fiber ReinforcedPolypropylene /Nylon Hybrid SheetZHANG Ousheng 1,ZHANG Yunfeng 2,3,DU Haoqiang 2,3,GUO Rui 2,3,TIAN Jingwei 2,3,LI Chenggao 2,3,ZHANG Shaoyi 2,3,XIAN Guijun 2,3(1.Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology co.,Ltd.,Shanghai 201208;2.Key Lab of Structural Dynamic Behavior and Control,Ministry of Education,Harbin Institute of Technolo-gy,Harbin 150090;3.School of Civil Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150090)基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(HIT.OCEF.2022032);国家自然科学基金(52008137)通讯作者:李承高,博士研究生,副教授㊂研究方向为土木工程纤维复合材料㊂E -mail:lichenggao@ABSTRACT ㊀Glass fiber reinforced thermoplastic composites have advantages,such as repeated molding,high toughness,high durability,designability,environmental friendliness and recyclability.To solve the problems of molding technology and durability of composites caused by high viscosity of polypropylene resin and high water absorption of nylon resin,this project adopted a molding process to develop and prepare glass fiber reinforced polypropylene /nylon hybrid composite sheets.The influence mechanism of hybrid modes on the mechanical and thermal properties of the sheets were studied,and the diffusionbehavior of water molecules in the hybrid composite materials was compared and analyzed.Research has found that the sin-纤维复合材料2024年㊀gle-layer interlaminar alternating hybrid mode sheet has the highest mechanical properties,with the maximum improvement rates of tensile,bending,and shear strength of132.8%,127.4%,and110.4%,which was attributed to the synergistic load-bearing effect of two prepreg tape of hybrid sheet under the interlayer bonding-extrusion effect,and the material properties were fully utilized.In contrast,the interlaminar alternating hybrid mode of the five-layer prepreg tape sheet has a significantly weak interface layer,which weakened the overall synergistic load-bearing effect of the sheet.In addition, due to the hydrophobicity of polypropylene resin and the alternating layer by layer hybrid mode,the absorption and diffusion behavior of water molecules inside the nylon resin were delayed or prevented,resulting in a significant decrease in the water absorption rate of the hybrid sheet,which was of great significance for improving the long-term durability of nylon resin based composites.KEYWORDS㊀glass fiber reinforced polypropylene/nylon;hybrid sheet;mechanical properties;hybrid mechanism;water absorption1㊀引言纤维增强树脂(Fiber reinforced polymer,FRP)复合材料具有轻质高强㊁优异的耐腐蚀与抗疲劳性能[1-3],可有效解决传统钢材腐蚀问题而逐渐应用于土木建筑㊁交通与海洋工程等领域㊂FRP在上述工程领域的主要应用形式包括新建结构(如桥梁拉索㊁海洋系泊缆索,预应力筋混凝土结构等)和加固结构(外粘加固㊁预应力加固等)[4-6]㊂国外从20世纪末开展了10余座纤维复合材料拉索桥梁的示范应用,其型式包括斜拉索㊁悬索桥与拱桥吊杆等,并逐渐向大跨度㊁高负载桥梁结构应用发展[7-9]㊂近年来,随着纤维复合材料生产与应用技术的逐渐成熟,由于其具有良好的可盘绕性㊁抗疲劳性与海洋环境耐腐蚀性,验证了其在海洋系泊缆索中的适用性㊂根据树脂基体种类,可将FRP分为热固性复合材料和热塑性复合材料㊂目前,FRP多采用热固性树脂为基体,具有脆性高㊁耐海洋湿热环境性差,且固化后不能现场二次加工等突出问题[10-12]㊂相比之下,纤维增强热塑性(如聚丙烯和尼龙等)复合材料是目前最具发展潜力的高性能工程材料,具有韧性高㊁耐腐蚀/湿热性能优异㊁构件装配连接便捷㊁环境友好㊁制备周期短㊁成本低㊁可循环利用等优点[13-15],能够有效解决传统钢筋锈蚀问题及热固性复合材料制备成本高㊁生产效率低㊁韧性差和循环利用率低等问题,是应对复杂海洋与桥梁服役环境和解决钢筋锈蚀难题的创新型材料㊂同热固性复合材料相比,聚丙烯树脂熔融粘度大㊁与纤维表面上浆剂相容性差以及工艺参数多场耦合作用是导致热塑性复合材料成型困难的关键问题[16]㊂这是由于热塑性树脂熔融粘度大,纤维充分浸渍困难,在无外加浸渍压力下易形成孔隙,同时浸渍压力过大会改变纤维取向;现阶段碳纤维表面上浆剂主要适用于环氧树脂基体,其表面性能与热塑性树脂相容性低,导致纤维/树脂界面粘结性能差;热塑性树脂熔融浸渍过程对浸渍模具加工精度要求高,并受材料性能(纤维㊁树脂体系)㊁工艺参数(浸渍温度与压力)等多因素影响极为复杂㊂此外,尼龙树脂具有较高的吸水率,湿热环境中水分子在复合材料内的扩散和渗透作用引起树脂基体可逆塑化作用㊁不可逆的水解作用及纤维/树脂界面形成内压力或溶胀应力[17],导致尼龙树脂分子链水解与纤维/树脂界面剥离/脱粘以及复合材料性能退化[18]㊂结合Fick扩散模型,相关学者[19]发现吸湿导致碳纤维增强尼龙树脂复合材料弯曲性能退化显著,呈现纤维微屈曲和层内裂纹等多种混杂破坏模式㊂针对暴露于实验室加速环境的相关研究发现[20],玻璃纤维增强聚丙烯复材筋在碱溶液中表面腐蚀最为严重且力学性能退化显著,这是由于湿热环境加速了杆体内微孔和裂缝的扩展,导致纤维/树脂界面脱粘[21];同时利用Arrhenius理论进行寿命预测发现,玻璃纤维强聚丙烯复材筋在碱环境下服役19.3年后的拉伸强度保留率为60%㊂针对由聚丙烯树脂高粘度引起的成型工艺困难与尼龙树脂吸水率高引起的耐久性问题,相关研究发现,可通过将两种热塑性树脂(如聚丙烯与尼龙)进行熔融共混可以有效改善热塑性树脂的粘度与吸水率,提升热塑性复合材料的短/长期力学性能㊂张等人[22]研究了导电炭黑添加对玻璃纤维增01㊀1期玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂板材的制备与性能研究强聚丙烯和尼龙树脂复合材料力学与微观性能的影响;结果表明,炭黑粒子选择性分散在尼龙树脂中,同时尼龙树脂包覆在玻璃纤维表面,通过具有较大长径比的纤维相互搭接形成连续的网络结构,提升了复合材料的力学性能㊂王昕超等人[23]研究了多单体接枝聚丙烯含量对玻璃纤维增强尼龙6树脂复合材料吸水前后的静态㊁动态力学性能以及微观性能的影响;结果表明,复合材料的吸水率随着聚丙烯含量的增加而逐渐降低,同时增加聚丙烯可以显著的提高复合材料的力学性能,提升机理是由于聚丙烯的加入有效的改善了玻璃纤维与尼龙6树脂基体的界面粘接性能㊂目前,通过树脂共混制备的混杂复合材料的混杂机理尚不清楚,混杂模式对材料的力学性能影响尚不明确,亟需开发高性能热塑性混杂复合材料的制备工艺并研究复合材料的混杂效应㊂综上分析,本文采用玻璃纤维增强聚丙烯以及玻璃纤维增强尼龙预浸带,通过混杂排布与模压工艺制备混杂复合材料板材,研究了混杂模式对于板材力学性能与热性能的影响规律,揭示了不同混杂模式对板材力学性能的影响机理,比较分析了水分子在混杂复合材料内的扩散行为㊂研究成果对推进高性能热塑性复合材料在桥梁与海洋工程中的应用具有重要意义㊂2㊀实验部分2.1㊀原材料本试验所采用的玻璃纤维增强尼龙6预浸带的纤维质量含为50%,拉伸强度为643MPa,玻璃纤维增强聚丙烯预浸带为中集创赢复合材料科技有限公司生产,其纤维质量分数为57.5%,拉伸强度为524MPa㊂需要说明的是本文所采用的两种热塑性树脂基复合材料预浸带原材料价格便宜,制备工艺成熟且性能稳定㊂图1㊀玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料预浸带2.2㊀主要设备及仪器本文采用的主要设备与仪器如下:万能拉力机(DHY -10080),产地为上海衡翼精密仪器有限公司,拉力机的最大量程为100kN;平板硫化机,产地为青岛亚星机械有限公司,型号为400ˑ400㊂2.3㊀试样制备本文采用模压成型工艺制备玻璃纤维增强热塑性复合材料混杂板材,制备工艺如下:首先将预浸料裁剪成220mm ˑ220mm 的方形备用,为了提升预浸带从模具中的顺利脱模,采用脱模剂喷涂至每层预浸带表面㊂其次,将裁剪完毕的预浸料铺整后放入金属模具的模腔中,通过施加一定的温度下促使预浸带内树脂熔融软化㊁流动并充满金属模腔内,热熔温度和时间为170ħ-30分钟以及220ħ-30分钟;同时对预浸带施加一定的压力确保树脂软化后内部气泡有效排除以降低了材料的内部孔隙率㊂最后,待加热完成后,关闭模压机开关使模具自然冷却到室温后,进行脱模与修整后获得热塑性复合材料混杂板材㊂本文中玻璃纤维增强尼龙与聚丙烯树脂复合材料混杂模式包括:两种预浸带每层层间交替㊁每两层预浸带层间交替与两种预浸带顺序排布(每种预浸带各一半)㊂首先,采用预浸带每层层间交替共计6层制备混杂复合材料板材,制备完毕后发现该试样表面粗糙(图2),沟壑很多,这些沟壑是由于尼龙树脂在空气中的吸水溶胀作用,导致高温条件下水蒸气不能及时排出,在表面形成气泡痕迹㊂为了有效去除材料内部的水分,采用60ħ烘箱对玻璃纤维增强尼龙6预浸带处理6小时,同时将板材的层数增加至8层㊂高温烘干处理后板材粗糙度显著降低,沟壑减少(图2)㊂该沟壑为表面不同部位凹陷与隆起痕迹,这是由于模压时预浸带料少导致的模压不充分,无法完全填满模具空腔,从而影响模压充实度,导致复合材料混杂板材产品密度低㊁强度不足等问题㊂为,进一步提升板材的成型质量与性能,选择十层预浸带每层层间交替方案制备试样(记作10-1),试样制备完毕后,板材表面光滑程度明显提升,如图2所示㊂此外,本文也探索了预浸带总层数增加至十二层,发现试样过厚树脂熔融后易溢出模具㊂因此,本文最终选择十层预浸带,同时采用每两层预浸带层间交替(记作10-2)与两种预浸带顺序排布方式(记作10-5)制备混杂板材试样㊂11纤维复合材料2024年㊀图2㊀玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料混杂板材2.4㊀性能测试与表征(1)拉伸性能玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料混杂板材的拉伸性能测试参考标准为ASTM D3039,采用切割机将混杂板材切割为220mmˑ25mmˑ2mm的拉伸测试试件,测试速率为5mm/min㊂试样在进行拉伸测试前需对两端进行铝片锚固处理,其中锚固胶粘剂选用Tc树脂,铝片宽度为25mm,为了增加铝片的锚固效率,需用壁纸刀对其表面沿着ʃ45ʎ方向进行打磨以增强其与胶粘剂的摩擦力;锚固完毕后将试样置于60ħ烘箱内固化48h,待胶粘剂树脂完全固化后从烘箱中取出进行拉伸试验㊂(2)三点弯曲性能参考规范GB/T9341-2008,测试并获得试样的三点弯曲强度㊂首先,采用切割机将混杂复合材料板材切割成尺寸为33mmˑ10mmˑ2mm的矩形试样,将切割好的试样放置在试验机夹具下,并将支撑点调整到合适位置,需确保试样与夹具㊁支撑点间的接触牢固㊂然后,对试样施加弯曲荷载,加载速率为2mm/min;在试验过程中需要记录载荷和变形数据,并观察试样的变形情况直至试样发生破坏㊂最后,根据经典层合板理论,计算并获得混杂板材的弯曲强度㊂(3)层间剪切测试采用精密切割机将制备好的混杂复合材料板材切割为10mmˑ10mmˑ2mm的试样,采用层间剪切装置测试板材的层间剪切强度,其中试样的加载速度为2mm/min㊂测试步骤如下:首先将混杂板材平整的放入面内剪切夹具内,通过拧紧螺丝将试样固定;随后将上述测试装置置于压力机压头下进行剪切试验直至试样发生剪切断裂破坏㊂(4)动态力学分析测试为分析混杂板材的热性能,采用动态力学分析仪测试并获得混杂板材的热性能㊂首先采用精密切割仪,将试样切割为40mmˑ10mmˑ2mm的矩形式样;然后选择单悬臂梁夹具,加载频率为1Hz,升温速率为5ħ/min,加热温度范围为25ħ~ 200ħ㊂(5)水吸收测试水吸收测试是描述材料在长期服役过程中水分子在材料内部的扩散行为㊂吸水率的测定方法为定期将试样从水槽中取出,擦拭试样表面水分,采用精密电子天平称重并记录板材随时间的重量变化㊂本文选择蒸馏水溶液为浸泡环境,浸泡温度为60ħ,为了方便比较分析仅进行最长浸泡时间下(30天)的吸水称重实验㊂最后,根据如下公式(1)计算板材的吸水率㊂M t=W t-W0W0ˑ100(1)式中,M t-试样的吸水率,%;W t-试样浸泡t时间的质量,g;W0-试样初始质量,g㊂3㊀结果与讨论3.1㊀混杂板材拉伸强度玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂板材的拉伸强度及其与两种原始预浸带拉伸强度的比值如图3所示㊂由图3(a)可以发现,预浸带每层层间交替混杂模式(10-1)的板材取得了最高的拉伸强度,为510.4MPa㊂此外,随着预浸带层数增加,采用2层和5层预浸带层间交替混杂模式板材的拉伸强度随之下降,如10-2和10-5板材的拉伸强度分别为384.3MPa和413.5MPa㊂拉伸强度下降是采用多层交替混杂模式板材存在明显界面薄弱层,由于两种预浸带力学性能的差异(如强度与断裂伸长率不同)易在上述界面薄弱层处由于预浸带变形差异21㊀1期玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂板材的制备与性能研究而存在剪切应力集中,且应力集中随着外荷载增加而逐渐增加,当剪应力超过两层预浸带界面粘结强度时,板材首先发生了两层预浸带界面脱粘破坏,削弱了板材的整体协同受力作用,导致板材拉伸强度的下降㊂图3(b)为不同混杂模式下板材拉伸强度与两种预浸带原始拉伸强度的比较,可以发现,混杂板材拉伸强度低于两种预浸带母材的拉伸强度,且随着层间混杂层数的增多而下降㊂这是由于预浸带厚度很薄,树脂基体可很好地浸渍纤维,从而使得预浸带材料内部缺陷较少,强度更高㊂相比之下,多层预浸带在高温和压力作用下由于树脂粘度高及熔点温度差异,不能完全的浸渍纤维导致预浸带层间形成一定的缺陷,在拉伸荷载的作用下提前发生断裂破坏㊂本文通过调整制备工艺以及优化混杂模式,制备出来的10-1混杂板材几乎与玻璃纤维增强聚丙烯预浸带拉伸强度相一致,强度保留率高达97.4%,10-5混杂板材拉伸强度为玻璃纤维增强聚丙烯预浸带的78.9%㊂综上分析,混杂板材最优混杂模式为预浸带每层层间交替(10-1)㊂图3㊀混杂模式对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料板材拉伸强度的影响3.2㊀混杂板材弯曲性能图4㊀混杂模式对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料板材弯曲强度的影响混杂板材的弯曲强度与强度-位移曲线如图4和5示所示㊂类似于拉伸强度变化趋势,随层间预浸带层数的增加,混杂板材弯曲强度逐渐下降,即由333.4MPa (10-1)下降至261.7MPa (10-图5㊀混杂模式对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料板材弯曲强度-位移曲线的影响5)㊂图5给出了混杂板材的弯曲强度-位移曲线,可以发现10-1和10-2试样的弯曲强度-位移曲线呈现多级破坏模式,这是由于层间预浸带发生了协同受力作用,在物理挤压和化学粘结作用下预浸带共同承受外部荷载,当外部荷载达到低断裂伸长31纤维复合材料2024年㊀率预浸带的断裂极限时即发生首先断裂破坏,随后外荷载传递至高断裂伸长率预浸带直至混杂板材发生最终的断裂破坏㊂综上,这种板材在承受弯曲荷载时表现了明显的协同受力作用,板材在破坏前拥有明显的征兆,表现出优异的 延性 破坏模式㊂相比之下,10-5试样弯曲荷载-位移曲线呈现先上升后断裂的破坏特征,这是由于混杂板材由于层间预浸带层数的增加而出现明显的界面薄弱层,在弯曲荷载的作用下界面薄弱层首先发生界面脱粘破坏,随之导致板材整体性发生破坏而最终失效㊂上述破坏模式更多取决于板材界面粘结强度,而非材料极限性能,导致混杂板材弯曲强度较低㊂图6㊀混杂模式对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料板材层间强度的影响3.3㊀混杂板材剪切性能为了分析混杂板材的层间剪切性能,本文采用层间剪切测试获得混杂板材的层间剪切强度与强度-位移曲线,如图6和图7所示㊂与拉伸和弯曲强度趋势保持一致,10-1号试样层间剪切强度最大,为28.51MPa,10-5号试样层间剪切强度最低,为25.83MPa㊂10-5试样更低的层间剪切强度验证了材料的破坏机理,即10-5号试样存在剪切界面薄弱层㊂图7给出了混杂板材剪切强度-位移曲线,可以发现10-1和10-2号试样的应力-位移曲线表现两阶段变化趋势,即应力随位移逐渐增加,随后试样发生剪切破坏而逐渐下降,这与常规单一材料的剪切应力-位移曲线相类似,也证明了10-1和10-2试样不存在由于材料性能差异而形成的剪切界面薄弱层㊂对比发现,10-5试样出现了多级剪切破坏模式,这是由于两种预浸带界面处首先发生界面脱粘破坏,引起剪切应力下降,随后两种预浸带各自承受剪切荷载并达到最终极限破坏,这种逐级破坏模式导致混杂板材剪切强度的下降㊂综上分析,10-5号试样混杂板材存在薄弱界面层,在外部剪切荷载的作用下薄弱界面层首先由于粘结强度不足而发生界面脱粘,板材整体协同受力被削弱导致性能下降㊂图7㊀混杂模式对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料板材层间强度-位移曲线的影响3.4㊀混杂模式对板材力学性能影响机理分析在获得混杂板材拉伸㊁弯曲和剪切性能后,混杂模式对板材力学性能的定量影响如表1所示,给出了不同混杂模式下拉伸强度㊁弯曲强度和剪切强度的比值㊂可以发现,10-1号试样具有最高的拉伸强度,弯曲强度和界面剪切强度,相比于另外两种试样强度最高提升率分别为132.8%㊁127.4%和110.4%,这也意味着此种混杂模式材料发挥了极限性能㊂此外,另两种混杂模式下三种强度的比值几乎接近100%㊂综上分析,本文总结了不同混杂模式对混杂板材拉伸㊁弯曲和剪切性能的受力机理,如图8所示㊂对于单层预浸带层间交替混杂模41㊀1期玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂板材的制备与性能研究式(10-1),两种预浸带在层间粘结-挤压效应下发挥协同受力效果,混杂板材发生整体材料极限断裂破坏模式,具有更高的强度保留率㊂对于五层预浸带层间交替混杂模式(10-5),由于两种预浸带材料力学性能存在明显差异,导致混杂板材存在明显的薄弱界面层,此薄弱层易在拉伸㊁弯曲㊁剪切荷载作用下首先发生界面脱粘破坏,削弱了混杂板材整体协同受力作用,最终导致板材具有更低的强度保留率㊂表1㊀混杂模式对复合材料板材力学性能的定量影响力学性能10-1/10-210-1/10-510-2/10-5拉伸强度比值/%132.8123.492.9弯曲强度比值/%123.0127.4103.6界面剪切强度比值/%107.0110.4103.13.5㊀混杂板材热性能分析混杂板材热性能通过动态力学分析测试获得,如图9所示㊂混杂板材储存模量随混杂模式变化与力学性能相似,即10-1号试样具有最大的储存模量,10-5号试样最有最小的储存模量㊂实际上储存模量也反映了材料的协同受力作用,10-1号试样具有更好的材料协同受力作用,因此具有更大的刚度㊂10-5号试样由于存在着界面薄弱层而削弱了协同受力作用,导致刚度随之下降㊂同时可以发现玻璃纤维增强聚丙烯的熔点温度介于165ħ-170ħ之间㊂为了分析混杂板材层间界面性能对热性能的影响,图9(b)给出了三种混杂板材损耗因子峰值的变化趋势㊂可以发现相比于10-1和10-2,10-5试样损耗因子峰值最高,这也再次证明了10-5号试样混杂板材出现了薄弱界面层,在薄弱界面层处两种预浸带材料由受力不协调,从而导致其在高温下处损耗模量大幅下降,损耗因子峰值大幅提升㊂图8㊀玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料板材混杂受力机理分析3.6㊀混杂板材与其他材料吸水行为比较分析在获得混杂板材的力学性能和热性能后,本文也测试了浸泡在蒸馏水环境下30天后混杂板材的最大吸水率,并将其与其他材料吸水性能进行比较,如表2所示㊂可以发现,本文研发的混杂板材在浸泡30天后的吸水率为0.71%,且未达到饱和状态㊂这与GF /PP 预浸带在蒸馏水和碱溶液环境下的吸水率相接近,且远低于GF /PA6预浸带的吸水率(3.32%),这是由于聚丙烯树脂的憎水性以及逐层交替混杂模式延缓或阻止了水分子在尼龙树脂内部的吸收和扩散行为,导致混杂板材吸水率大幅下降,且饱和吸水时间大幅提升㊂同时通过具有比较不同厚度的混杂板材和预浸带的饱和吸水时间,可以发现通过增加材料厚度可以显著的降低材料的饱和吸水时间㊂另一方面,通过比较蒸馏水和碱溶液环境下材料的吸水率,可以发现由于碱溶液对玻璃纤维的刻蚀作用,从而导致材料内部缺陷和孔隙的形成,而大幅提高了材料的吸水率或饱和吸水率㊂此外,本文也将当前研发的混杂板材与聚丙烯树脂和环氧树脂的吸水率进行了比较,可以发现环氧树脂的吸水率远高于当前混杂板材的吸水率,这也意味着聚丙烯树脂复合材料具有更加优异的憎水51纤维复合材料2024年㊀图9㊀混杂模式对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料板材热性能的影响行为,通过混杂模式可以显著的延缓尼龙树脂复合材料的吸水率㊂综上分析,通过单层交替混杂模式与聚丙烯树脂的憎水行为可以制备具有低吸水率的混杂复合材料,这对于提升复合材料在实际服役环境下的长期耐久性能具有更加重要的意义㊂表2㊀玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料混杂板材与单一复合材料或树脂吸水率的比较分析材料类型浸泡介质浸泡温度/ħ浸泡时间/天吸水率/%GF/PP/PA6混杂板材蒸馏水60300.71GF/PP预浸带[24]蒸馏水60300.69∗GF/PP预浸带[24]碱溶液60210.77∗GF/PA6预浸带[25]蒸馏水6030 3.32∗GF/PP板材碱溶液6021 1.33GF/PP筋材[21]蒸馏水60300.72PP树脂板材[26]蒸馏水60300.26EP树脂板材[26]蒸馏水6030 3.19∗㊀㊀注:GF/PP/PA6混杂板材为玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙树脂复合材料混杂板材(试样编号为10-1),GF/PP为玻璃纤维增强聚丙烯树脂复合材料,GF/PA6为玻璃纤维增强尼龙树脂复合材料,PP为聚丙烯树脂,EP为环氧树脂,∗为材料已达到吸水饱和状态㊂4㊀结语(1)研发了高性能玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂板材,发现单层层间交替混杂模式的板材具有最高的力学性能与热性能,拉伸㊁弯曲和剪切强度最大提升率分别为132.8%㊁127.4%和110.4%㊂(2)单层层间交替混杂模式板材中两种预浸带在层间粘结-挤压效应下发挥协同受力作用,混杂板材发生整体材料极限断裂破坏模式;5层预浸带层间交替混杂模式板材存在明显薄弱界面层,削弱了混杂板材整体协同受力作用,界面层的提前脱粘破坏导致了较低的板材强度㊂(3)混杂板材由于聚丙烯树脂憎水性以及逐层交替混杂模式,延缓或阻止了水分子在尼龙树脂内部的吸收和扩散行为,导致混杂板材吸水率大幅下降,饱和吸水时间大幅提升,对于提升复合材料在实际服役环境下的耐久性能具有重要意义㊂参考文献[1]Li D,Zhou J,Ou J.Damage,nondestructive evaluation and rehabil-itation of FRP composite-RC structure:A review[J].Construc-tion and Building Materials,2021,271:121551.[2]王坦,李立巍,周志杰,等.GFRP筋与钢筋混合配筋柱偏心受压性能试验研究[J].建筑结构学报,2023,44(S1):248-255.[3]Guo R,Li C,Niu Y,et al.The fatigue performances of carbon fiber reinforced polymer composites-a review[J].Journal of Materials Research and Technology,2022,21:4773-4789.61。

玻纤增强PP的优缺点和工艺玻纤增强聚丙烯（Glass Fiber Reinforced Polypropylene，GFPP）是一种复合材料，由聚丙烯（PP）和玻璃纤维组成。

具有一系列优点和缺点，并且其制造工艺也有一定的特点。

以下将详细介绍GFPP的优缺点和工艺。

一、优点：1.强度高：GFPP的强度比普通聚丙烯高很多，主要是因为玻璃纤维的加入。

玻璃纤维具有优异的拉伸和弯曲强度，能够增加复合材料的整体强度。

2.刚性好：GFPP具有较高的刚性，玻璃纤维的加入提高了聚丙烯的刚性系数，使得材料更加坚硬和不易变形。

3.耐腐蚀性强：GFPP能够在酸、碱及其他化学介质中有很好的耐腐蚀性，这使得它广泛应用于化工、食品、医疗和环境保护等行业。

4.轻质：GFPP比金属材料轻很多，具有优良的比强度，可以减轻重量的负担并提高其他性能。

5.绝缘性好：玻璃纤维是一种非导电材料，因此GFPP具有良好的绝缘性能，适用于电子、电器等领域的应用。

6.耐疲劳性强：GFPP在长期受到重复载荷作用时，由于玻璃纤维的加入，可以大大提高材料的抗疲劳性能。

二、缺点：1.成本较高：由于玻璃纤维的加入，相对于普通聚丙烯来说，GFPP 的生产成本相对较高。

2.加工难度大：GFPP在加工过程中，由于玻璃纤维的切割、分散和表面改性等难度，导致其制造工艺较为复杂。

3.受热收缩：由于玻璃纤维的热膨胀系数较高，GFPP在受热时会产生明显的尺寸收缩，这就需要在设计和制造时加以考虑。

三、工艺：1.预处理：在GFPP的制造工艺中，首先需要对玻璃纤维进行预处理，包括切割、清洁以及表面处理等。

2.混炼：将预处理后的玻璃纤维与聚丙烯进行混炼，常见的方法有熔融混炼和干法混合。

3.挤出：将混炼后的材料通过挤出机进行挤出，形成所需的GFPP型材。

4.成型：挤出后的材料经过冷却，可以进行各种成型加工，如注塑成型、压力成型等。

5.后处理：GFPP成型件还需要进行一些后处理，如切割、去毛刺、抛光等工艺，以达到最终要求。

0 前言长纤维增强热塑性塑料（long fiber reinforced thermoplastic，LFRT）是近年来高速发展的一类复合材料，主要由玻璃纤维、碳纤维、有机纤维等与不同的热塑性塑料基体及各种助剂经特殊的设备和投稿日期：2010-10-21修回日期：2010-11-02作者简介：崔峰波，男，1973年生，巨石集团有限公司、巨石玻璃纤维研究院产品研发中心副主任，工程师。

工艺进行复合而制得[1]。

由于LFRT制得的制品中纤维的损伤、剪碎情况被大幅度减轻，从而使纤维保留了相当的长度而使制品的性能大幅度的提高，具有高强度、刚性好、使用寿命长、耐腐蚀性好、尺寸稳定性好、精度高、耐蠕变性能好、低翘曲、耐疲劳性能优良、设计自由度高及优异的成型加工性能、重量轻、可回收重复使用等优点[2]，LFRT成为了近年来取得突破性进展的高性能新材料,已经成为热塑性塑料市场增长最快的品种。

目前国外公司工业化生产出长纤维增强粒料采用的树脂基体有PP、崔峰波，曹国荣（巨石集团有限公司，巨石集团玻璃纤维研究院，浙江省玻璃纤维研究重点实验室，桐乡 314500）摘 要：通过制备长玻璃纤维与短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，对比研究了在一定温度下的不同复合材料的弯曲性能与热性能。

结果表明，在相同玻璃纤维含量下，长玻璃纤维增强PP的弯曲性能与热变形温度均高于短纤维增强聚丙烯复合材料。

关键词：长玻璃纤维；短玻璃纤维；聚丙烯；弯曲强度；热变形温度CUI Fengbo ，CAO Guorong（Jushi Group Co.,Ltd ，Jushi Fiberglass Research Institute ，Key Laboratory for Fiberglass Research of Zhejiang Province ，Tongxiang 314500）Research on Properties of Glass Fiber Reinforced PolypropyleneAbstract ：Long glass fiber and short glass fiber reinforced PP composites were prepared. Their flexural strength at certain temperature and thermal properties were studied. The results show that with the same glass fiber content ，the long glass fiber reinforced PP exhibits higher flexural strength and heat deflection temperature than short fiber reinforced PP.Key words ：long glass fiber ；short glass fiber ；polypropylene ；flexural strength ；heat deflection temperature技术开发崔峰波,等:玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究《玻璃纤维》2011年 第1期 9中图分类号:TQ171.77+7.7 文献标识码:APBT、PET、ABS、POM、PPS、PEEK、PC、热塑性聚氨酯等，其中被广泛应用的主要是长纤维增强PP。

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展
一、制备方法
1. 预浸造型（Prepreg）
预浸造型是将玻纤与聚丙烯树脂预先进行浸渍，然后通过热压或热固
化方法制备复合材料。

这种方法具有工艺简单、成本低廉的优点，但需要
专业设备。

2.熔融混合
熔融混合是将聚丙烯颗粒与玻璃纤维通过熔融挤出或注塑熔融混合，
形成复合材料。

这种方法成本较低，但复合材料的力学性能相对较低。

3.熔融渗透
熔融渗透是将预制的玻璃纤维布放置在聚丙烯颗粒之间，然后通过热
压使聚丙烯颗粒熔融并渗透到玻璃纤维布中，形成复合材料。

这种方法制
备的复合材料具有较好的力学性能。

二、性能优化
1.玻纤含量控制
玻纤的含量对复合材料的力学性能有重要影响。

适当调整玻纤的含量
可以提高复合材料的强度和刚度。

2.界面改性
聚丙烯与玻璃纤维之间的界面黏结强度对复合材料的性能有重要影响。

常用的界面改性方法包括使用偶联剂、添加增容剂等。

3.添加剂改性
通过添加剂改性可以改善复合材料的力学性能和热稳定性。

常用的添加剂包括增韧剂、抗氧剂、阻燃剂等。

三、应用
1.汽车制造
2.建筑
3.航空航天
综上所述，玻纤增强聚丙烯复合材料在制备方法、性能优化、应用等方面都有一定的研究进展。

随着科学技术的不断进步，相信玻纤增强聚丙烯复合材料在未来会有更广泛的应用领域。

碱性环境中玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能评估引言：玻璃纤维增强聚丙烯复合材料是一种常用的结构材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑与民用工程等领域。

然而，在特定应用环境下，如碱性环境，材料的性能可能会受到影响。

本文旨在评估碱性环境中玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能，为相关工程应用提供参考。

材料与方法：本研究使用碱性环境中的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料进行力学性能评估。

采用标准的试样制备方法，将玻璃纤维与聚丙烯树脂进行混合，通过热压成型制备出试样。

试样尺寸符合国际标准要求，以确保可靠的测试结果。

接下来，将试样分为两组，一组置于常规环境，另一组置于碱性环境中。

常规环境条件下的试样将用作对照组，以评估碱性环境对材料性能的影响。

将试样浸泡在碱性溶液中，浓度和温度等环境参数须根据实际工程应用进行选择。

浸泡时间将根据试验计划制定。

力学性能测试将包括拉伸、弯曲和冲击等项目。

拉伸测试将使用万能试验机进行，根据国际标准进行计算，得出材料的强度、弹性模量等参数。

弯曲试验使用弯曲试验机，以评估材料的弯曲刚度和强度。

冲击试验测量材料的吸能能力。

结果与分析：通过对不同环境中的试样进行力学性能测试，得到了如下结果。

实验结果表明，在碱性环境中，玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度相较于常规环境有所下降。

这可能是由于碱性环境中的特殊化学反应引起的。

此外，试样在碱性环境中的弯曲刚度也略有降低。

然而，材料的弹性模量在碱性环境下表现出相对稳定的性能。

冲击强度方面，试验结果显示在碱性环境下的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的吸能能力减弱。

这些结果表明，在碱性环境中，玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能可能会受到一定程度的损害。

因此，在设计和应用这种复合材料时，必须充分考虑环境因素，特别是碱性条件下的性能表现。

结论：本文通过对碱性环境中玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能评估，得出以下结论：1. 碱性环境对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度有一定程度的负面影响；2. 在碱性环境下，材料的弯曲刚度略有降低，而弹性模量相对稳定；3. 在碱性环境中，玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的冲击吸能能力减弱。

玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展玻纤增强聚丙烯复合材料是一种重要的结构材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、低成本等优点，被广泛应用于汽车工业、航空航天工业、建筑工业等领域。

近年来，研究人员对玻纤增强聚丙烯复合材料的性能改进和应用拓展进行了大量的研究，取得了一系列进展。

首先，研究人员在制备方法上进行了改进。

传统的制备方法主要包括熔融混合法和熔融浸渍法，但这些方法存在着处理时间长、工艺复杂和产品质量不稳定等问题。

为了解决这些问题，研究人员提出了一种无溶剂浆糊法来制备玻纤增强聚丙烯复合材料。

该方法利用溶剂将纤维和聚合物混合，制备成浆糊后，通过简单的加压和加热处理，将其制备成复合材料。

这种方法具有工艺简单、制备速度快、产品质量稳定等优点。

其次，研究人员对复合材料的强度和耐久性进行了改进。

玻纤增强聚丙烯复合材料的强度主要取决于纤维与基体的结合性能。

为了提高纤维与基体之间的结合性能，研究人员采用了表面修饰和界面增强等方法。

通过表面修饰，可以增加纤维的亲和性，提高纤维与基体之间的结合能力；通过界面增强，可以增加纤维与基体之间的相互作用力，提高复合材料的强度和耐久性。

此外，研究人员还研发了一种无腐蚀性玻纤增强聚丙烯复合材料，使其具有更好的耐腐蚀性能。

再次，研究人员对复合材料的应用进行了拓展。

玻纤增强聚丙烯复合材料除了在传统的汽车工业、航空航天工业、建筑工业等领域应用外，还被应用于新能源汽车、电子产品等领域。

研究人员通过在复合材料中添加导电填料，制备成导电复合材料，使其具有导电性能，可以用于制作电子产品中的导电部件。

此外，研究人员还研发了一种具有阻燃性能的玻纤增强聚丙烯复合材料，可以用于航空航天工业中的阻燃材料。

综上所述，玻纤增强聚丙烯复合材料的研究进展主要体现在制备方法的改进、强度和耐久性的提高以及应用的拓展。

随着研究的深入，相信玻纤增强聚丙烯复合材料将会在更多的领域得到应用，并发挥其独特的优势。