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高性能玻纤增强聚丙烯材料的研制及应用_黎敏

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加的最佳比例为 8% ，此配比制备的玻纤增强 PP 综合性能优良且性价比高； 螺杆组合的剪切强弱较大幅度地影响材
料的性能及成型外观，适当剪切强度生产的玻纤增强 PP 材料可兼具优良力学性能与优质成型外观。目前该材料已广
泛应用于汽车、家电行业。
关键词： 玻纤增强聚丙烯； 聚丙烯接枝马来酸酐与乙烯 /辛烯共聚物； 高性能； 螺杆组合
作者简介： 黎敏，女，本科，主要从事高分子材料改性方面的研究。limin146897@ 163. com
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塑料工业
2014 年
增强 PP 材料的机械性能，同时使玻纤增强 PP 材料 的冲击强度大幅度提高，因而极大地拓宽了材料的应 用领域。
1 实验部分
1. 1 主要原材料 PP： YS835，中国石化洛阳分公司； PP-g-MAH：
LI Min1，2 ，CHEN Yi-min1 ，CHEN Ｒu-yi2 ，HUANG An-min2
（ 1． National University of Defense Technology，Changsha 410000，China； 2． Zhuzhou Times New Material Technology Co． ，Ltd． ，Zhuzhou 421001，China）
出，随着 PP-g-POE-MAH 含量的增加，复合材料的 冲击、拉伸、弯曲性能均呈现先快速上升后趋于平缓 的变化趋势，这是因为当 PP-g-POE-MAH 添加量少 时，MAH 与玻纤结合，PP 与玻璃纤维之间形成了良 好的界面效应，应力通过界面平稳地传递到玻璃纤维 上，使得 POE 充分发挥了增韧效果，玻璃纤维充分 发挥了增强作用，宏观表现为材料性能提升； 但当 PP-g-POE-MAH 添加过量时，PP 与玻璃纤维界面反 应活性点不再增加，MAH 多余部分影响材料冲击强 度，降低了 POE 的增韧效果，且接枝物本身拉伸弯 曲性能无优势，宏观表现为材料性能变化趋于平缓。 由图 2 还可得出，当 PP-g-POE-MAH 用量≤8% ，玻 纤增强 PP 材料性能增加幅度较大，冲击强度增加 86. 7% ，拉 伸 强 度 增 加 104% ， 弯 曲 强 度 增 加 110. 2% ； 而当 PP-g-POE-MAH 用量＞8% ，玻纤增强 PP 材料性能变化较小，冲击强度变化 2. 7% ，拉伸 强度变 化 1. 7% ，弯 曲 强 度 变 化 1% ； 这 就 说 明 在 30% GF 的玻纤增强 PP 体系中，PP-g-POE-MAH 添 加的最佳比例为 8% ，此配比下制备的玻纤增强 PP 材料简支梁缺口冲击强度高达 18. 3 kJ / m2 ，拉伸强度 达到 83. 1 MPa，弯曲强度达到 112. 4 MPa，材料不仅 综合性能优良且性价比高。 2. 3 PP 与玻璃纤维的界面情况
烯 / 弹性体 / 偶联剂 / 玻纤多元共混［4］，或是添加聚丙 烯接枝马来酸酐 （ PP-g-MAH） ［5－6］，尽管这些方法都 能提高材料的强度，但仍不能满足客户的特殊需求。 为了使玻纤增强 PP 材料兼具高模量高韧性，笔者采 用自制的聚丙烯接枝马来酸酐与乙烯 /辛烯共聚物 （ PP-g-POE-MAH） 在一定的螺杆组合下研制出了高 性能的玻纤增强 PP 材料，这种方法不仅保持了玻纤
摘要： 研究了自制聚丙烯接枝马来酸酐与乙烯 / 辛烯共聚物 （ PP-g-POE-MAH） 和螺杆组合对玻璃纤维 （ GF） 增
强聚丙烯 （ PP） 性能及产品外观的影响，制备了高性能、成型外观优的玻纤增强 PP 材料。结果表明，加入 PP-g-
POE-MAH 可显著提高玻纤增强 PP 的拉伸、弯曲、冲击性能； 在 30% GF 的玻纤增强 PP 体系中，PP-g-POE-MAH 添
DOI： 10. 3969 / j. issn. 1005－5770. 2014. 09. 027
中图分类号： TQ325. 1+ 4
文献标识码： A
文章编号： 1005－5770 （ 2014） 09－0113－05
Development and Application of High Performance Fiber Ｒeinforced Polypropylene Composites
同向双螺杆挤出机： φ-35，南京富亚橡胶机械制 造有限公司； 注塑挤压机： W-80C，无锡格兰塑机制 造有限公司； 电热鼓风恒温干燥箱： 101-4 型，上海 康路 仪 器 设 备 有 限 公 司； 万 能 电 子 拉 力 试 验 机： CMT-10000N，深圳市新三思材料检测有限公司； 塑 料摆锤冲击试验机： ZBC1251-2，深圳市新三思材料 检测有限公司； 熔体流动速率仪： μPXＲZ-400A，吉 林大学科教仪器厂。 1. 3 试样制备
2 结果与讨论
2. 1 接枝物对玻纤增强 PP 材料性能的影响 图 1 分别为自制接枝物 PP-g-POE-MAH、接枝物
PP-g-MAH、未添加接枝物对玻纤增强 PP 材料拉伸、
a－拉伸强度
b－弯曲强度
c－缺口冲击强度 glass fiber reinforced PP
弯曲、冲击性能的影响，由图 1a、b 可看出，未添加 接枝物的玻纤增强 PP 材料拉伸、弯曲强度随着玻璃 纤维含 量 增 加 先 增 加 后 减 小，而 加 入 接 枝 物 PP-gPOE-MAH 与 PP-g-MAH 的 玻 纤 增 强 PP 材 料 拉 伸、 弯曲强度随着玻璃纤维含量增加均大幅增加。这是因 为 PP 与 GF 相容性差，应力作用下 GF 与 PP 树脂易 剥离，因而未添加接枝物的玻纤增强 PP 随着玻纤含 量增加 力 学 性 能 提 升 不 明 显； 而 加 入 接 枝 物 PP-gPOE-MAH 与 PP-g-MAH 的玻纤增强 PP，在 PP 与 GF 界面处形成了具有一定强度的化学键，化学键的形成 改善了 PP 与 GF 的相容性，同时较强的界面作用使 得应力平稳地从基体树脂传入玻璃纤维处，且不会因 外力过大而从基体树脂中脱出，使得玻璃纤维充分发 挥了增强作用［8－10］，从而添加 PP-g-POE-MAH 与 PPg-MAH 的 玻 纤 增 强 PP 材 料 拉 伸、 弯 曲 性 能 显 著
市售； GF： EC13-2000，北 京 兴 旺 玻 璃 纤 维 有 限 公 司； POE： 8150，陶氏化学太平洋有限公司； 顺丁烯 二酸酐 （ 马来酸酐 MAH） ： 市售； 过氧化二异丙苯 （ DCP） ： 市 售； 抗 氧 剂： B215，天 津 利 安 隆 公 司； 光亮润滑剂 （ TAF） ： 环保型，苏州兴泰国光化学助 剂有限公司。 1. 2 设备及仪器
由此可见，PP-g-POE-MAH 对玻纤增强 PP 冲击 性能贡献极大，加入自制 PP-g-POE-MAH 的玻纤增 强 PP 各项性能均优于加入市售 PP-g-MAH 的玻纤增 强 PP，其不仅保持了现有玻纤增强 PP 材料优良的 机械性能，而且兼具现有产品欠缺的高抗冲性能，因 而极大地拓宽了材料的应用领域。 2. 2 PP-g-POE-MAH 含 量 对 玻 纤 增 强 PP 性 能 的 影响
试样制备： 按测试标准中有关规定在注塑机上注 塑标准试样。 1. 4 性能测试
拉伸 性 能、弯 曲 性 能、冲 击 性 能 分 别 按 GB / T 1040—2006、 GB / T 9341—2008、 GB / T 1043—2008 进行测试； 扫描电子显微镜 （ SEM） 观察： 将试样 放入低 温 箱 中 处 理，冲 断，对 断 面 真 空 镀 金，用 SEM 观察断面玻璃纤维的外壁情况。
第 42 卷第 9 期
黎 敏，等： 高性能玻纤增强聚丙烯材料的研制及应用
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增加。 由图 1c 可看出，未加接枝物的玻纤增强 PP 冲
击强度 随 玻 璃 纤 维 含 量 增 加 持 续 下 降； 加 入 PP-gMAH 的玻纤增强 PP 材料冲击强度随玻纤含量增加 先增加后 降 低，增 加 幅 度 较 小； 而 加 入 自 制 PP-gPOE-MAH 的玻纤增强 PP 随着玻纤含量增加冲击性 能先大幅提升后略有下降。这是由于自制 PP-g-POEMAH 的加入使高分子链接枝到玻璃纤维的表面上， 致使在界面处产生一个柔性界面层，柔性界面层的引 入，一方面使得玻璃纤维和基体的界面粘接强度得到 提高，另一方面使复合材料能在成型以及受到外力作 用时所产生的界面应力得到松弛，从而使得复合材料 具备优良的拉伸、弯曲、冲击性能。
Keywords： Glass Fiber Ｒeinforced Polypropylene； PP-g-POE / MAH； High Performance； Screw Combination
玻璃纤维增强聚丙烯 （ PP） 作为一种通用热塑 性增强复合材料，因具有弹性模量高、强度高、尺寸 稳定、热变形温度高、电性能优良、价格低廉等优势 而备受人们关注［1－3］。但是玻璃纤维 （ GF） 与 PP 由 于自身极性的差异，导致二者界面结合力差，性能达 不到使用要求，传统的改进方法一般是添加极性物质 与非极性物质的接枝来实现二者的相容，如采用聚丙
接枝物 PP-g-POE-MAH 的制备： 将一 定 比 例 的 PP、POE 及 1. 2% MAH 和其他助剂在高速混合机中 混合后，在 160 ～ 190 ℃ 用双螺杆挤出机挤出造粒， 制得接枝物 PP-g-POE-MAH。
玻纤增强 PP 的制备： 将 PP 及其他辅料、助剂 等按比例加入高速混合机内混合，从双螺杆挤出机的 主加料装置定量加入该共混料，从第 4 区加入定量的 无碱玻璃纤维，与熔ห้องสมุดไป่ตู้的混合物料共混、挤出、冷 却、切粒。
第 42 卷第 9 期 2014 年 9 月
塑料工业 CHINA PLASTICS INDUSTＲY
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新技术与 产品开发
高性能玻纤增强聚丙烯材料的研制及应用
黎 敏1，2 ，陈一民1 ，陈如意2 ，黄安民2

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玻璃纤维增强聚丙烯树脂基复合材料的制备及性能研究

玻璃纤维增强聚丙烯树脂基复合材料的制备及性能研究

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。

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研究进展

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。

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研究进展

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。

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及其性能

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及其性能

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。