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 　　聚丙烯( PP)具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性和易加工成型等特點,但PP也存在沖擊韌性低、低溫易脆裂、耐候性差等缺點[ 1～4 ] 。因此對PP增強增韌是國內(nèi)外十分重視的研究領(lǐng)域 ?！　」P者分別采用馬來酸酐接枝聚丙烯( PP-g-MAH)和馬來酸酐、苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-MAH-g-St)作為增容劑,并將玻璃纖維( GF)和聚烯烴彈性體( POE)作為增強材料和增韌材料對PP進行綜合改性,研究了GF和2種增容劑對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響?！　∫弧嶒灢糠帧　?、主要原材料  　　PP：粒料, 09535,上海賽科石油化工有限責(zé)任公司；　　PP：粉料, YILONG,中國石油克拉瑪依石化公司；　　GF：ER13 - 2000 - 950,巨石集團有限公司； 　　POE：8180，美國杜邦公司；  　　MAH:分析純；上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；  　　苯乙烯( St) ：上海凌峰化學(xué)試劑有限公司； 　　過氧化二異丙苯(DCP) :化學(xué)純,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司?！　?、主要設(shè)備與儀器  　　雙螺桿混煉擠出機：TE - 35型,南京科亞實業(yè)有限公司； 　　注塑機：SZ - 160 /80NB型,寧波塑料機械廠； 　　微機控制電子萬能試驗機：CMT5014 型，深圳新三思計量技術(shù)有限公司；  　　沖擊試驗機： XJ - 300A型,吳忠試驗機廠；　　掃描電子顯微鏡( SEM) : Hitachi S - 4700型,日本日立公司?！　?、試樣制備  　　(1)增容劑制備 預(yù)先將一定量的PP、MAH、DCP或適量的St及其它助劑混合均勻，用雙螺桿混煉擠出機進行熔融擠出接枝，控制擠出機螺桿溫度范圍為150 ～ 180℃, 分別制得增容劑Ⅰ ( PP-g-MAH)和增容劑Ⅱ( PP-g-MAH-g-St) ?！　?2)復(fù)合材料試樣制備 ,按一定配比將PP、GF、POE及增容劑PP2g2MAH 或PP2g2MAH2g2St等用雙螺桿混煉擠出機進行熔融擠出造粒。在擠出造粒過程中將GF由第二加料口加入,控制雙螺桿各區(qū)溫度分別為：Ⅰ區(qū)160℃、Ⅱ區(qū)165℃、Ⅲ區(qū)175℃、Ⅳ區(qū)180℃、機頭185℃,然后用注塑機注射成型,分別制得由2種增容劑增容的標準試樣?！　?、性能測試  　　拉伸性能按GB /T 1040 - 1992測試,拉伸速率為50 mm /min，測試溫度為25℃；彎曲性能按GB /T 9341 - 2000測試，下壓速率為2 mm /min，測試溫度為25℃； 懸臂梁缺口沖擊強度按GB /T 1843 - 1996測試,測試溫度為25℃；將沖擊試樣斷口表面噴金，用SEM觀察斷口形貌并拍照。  　二、結(jié)果與討論　　1、GF含量對PP /POE /GF體系力學(xué)性能的影響　　在固定POE的質(zhì)量分數(shù)為6%的條件下，GF含量對PP /POE /GF體系力學(xué)性能的影響。隨著GF含量的增加，材料的拉伸強度呈先增加后降低的趨勢，在GF的質(zhì)量分數(shù)約為15%時拉伸強度達到最大值,而后逐漸降低。這可能是由于GF含量過多，復(fù)合材料中纖維體積過大，無法被基體充分浸潤，界面粘接較差，加之空隙增加，在外力作用下界面很容易脫粘，從而造成拉伸強度的降低。材料的斷裂伸長率隨著體系中GF含量的增加而呈下降趨勢，這主要是由于隨著GF含量的增加，PP分子鏈間的相對滑動更加困難，從而使體系的整體剛性大幅提高所致。隨著GF含量的增加,材料的缺口沖擊強度呈先下降后增加的趨勢，在GF的質(zhì)量分數(shù)約為35%時POE與GF產(chǎn)生了較好的協(xié)同效果,顯示出較高的缺口沖擊強度?！　?、增容劑含量對PP /POE /GF體系力學(xué)性能的影響  　　增容劑含量對體系拉伸強度、缺口沖擊強度、彎曲強度和彎曲彈性模量的影響。由圖5～圖8可以看出,增容劑的加入對PP /POE /GF復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生了很大的影響?！　?種增容劑均能不同程度地提高PP / POE / GF復(fù)合材料的拉伸性能和彎曲性能,即材料的強度和剛性得到提高。這是由于接枝到PP上的MAH基團與GF表面的羥基發(fā)生了界面化學(xué)反應(yīng),實現(xiàn)了GF與PP基體間的化學(xué)鍵合,使界面粘結(jié)強度增大,提高了界面應(yīng)力傳遞和纖維承載效率,賦予材料較好的強度 ?！　≡鋈輨?qū)w系的增容效果明顯優(yōu)于增容劑Ⅰ,在增容劑Ⅱ的質(zhì)量分數(shù)為8%時材料的力學(xué)性能最優(yōu),拉伸強度達到72. 61 MPa,缺口沖擊強度達到48. 53 J /m,彎曲強度和彎曲彈性模量分別達到67. 02 MPa和2. 25 GPa,已接近常用工程塑料的性能。而在增容劑的質(zhì)量分數(shù)超過8%之后它對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響變小。PP2g2MAH2g2St的增容效果之所以遠低于PP2g2MAH 的增容效果,這是因為在通常的熔融接枝PP體系中,由于PP在自由基作用下降解嚴重,基體的力學(xué)性能降低,接枝率一般較低;而如果在MAH熔融接枝PP的體系中添加St時,它可作為共單體抑制或減弱PP的降解,同時提高接枝單體的接枝率,這種加入共單體的熔融接枝體系實際上是多種單體共同接枝的體系[ 9 ] ,所引起的共軛效應(yīng)使St與PP大分子自由基的反應(yīng)活性增大(而MAH相對較小) ,故St首先進攻PP大分子自由基形成穩(wěn)定的PP - St大分子自由基,然后再與MAH或St反應(yīng),此反應(yīng)速率遠超過了MAH與PP大分子自由基的反應(yīng)速率,所以提高了體系的力學(xué)性能[ 10 ] ?！?、PP /POE /GF復(fù)合材料試樣的斷口形貌  　　出有無加入增容劑的PP /POE /GF復(fù)合材料試樣沖擊斷面的SEM照片?！　—PP /POE /GF; b—PP /POE /GF /增容劑Ⅰ;c—PP /POE /GF /增容劑Ⅱ　　未加入增容劑的試樣在發(fā)生斷裂破壞時,斷面上遍布孔洞,大量的GF從基體中拔出, GF表面非常光滑,幾乎沒有附著樹脂基體,說明GF與PP基體的粘結(jié)性較差;而在圖9b中,隨著增容劑Ⅰ的加入, GF與PP基體的粘結(jié)情況得到一定改善,孔洞數(shù)量大為減少, GF表面被一定量的樹脂包覆;圖9c反映了加入增容劑Ⅱ后試樣的斷面形態(tài),其斷面粗糙, GF完全被樹脂包覆,說明GF與PP基體發(fā)生了強有力的界面結(jié)合,形成了良好的界面,從而使應(yīng)力能夠通過界面有效地傳遞,并使材料的力學(xué)性能明顯提高?！　∪⒔Y(jié)論  　　(1) GF對PP /POE /GF體系具有明顯的增強作用,可以較好地改善體系的拉伸性能和沖擊性能?！　?2)三元接枝增容劑PP-g-MAH-g-St的增容效果遠優(yōu)于二元接枝增容劑PP2g2MAH,在PP-g-MAH-g-St的質(zhì)量分數(shù)為8%時增容效果最佳,所制PP /POE /GF復(fù)合材料的綜合性能已接近常用工程塑料的性能。　　(3)加入PP-g-MAH-g-St的PP /POE /GF復(fù)合材料試樣斷面粗糙, GF完全被樹脂包覆, GF與PP基體發(fā)生了強有力的界面結(jié)合?！　∞D(zhuǎn)載自：《工程塑料應(yīng)用》