玻璃纤维木粉聚丙烯三相复合材料结构与性能研究

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1、玻璃纤维殊糟／聚甜嫦三相复台丰才科结构与件能研究中文提要玻璃纤维／木粉／聚丙烯三相复合材料结构与性能研究中文提要热塑性木塑复合材料(WPC)是一种经济、环保的材料。本文使用同向双螺杆挤出机制备了竹(木)粉／PP两种二相复合材料以及玻璃纤维／术粉／PP三相复合材料。研究了马来酸酐接枝聚丙烯(凇PP)对复合材料的界面与性能的影响，竹(木)粉尺寸及含量对复合材料力学性能及加工性能的影响，硬脂酸及偶联剂NDZl05、NDZ201、KH550对木粉／聚丙烯复合材料界面与性能的影响，以及玻纤／木粉／PP三相复合体系中

2、玻纤含量和木粉含量对材料力学性能的影响。采用Peakfit软件对复合材料X射线衍射数据进行分峰拟合，通过计算表征了复合体系中PP的晶型变化、结晶度及微晶尺寸的变化。用动态力学性能温度谱(DMTA)分析了复合体系的界面粘结及相容性。并得到如下主要结论：(1)加入木粉后，木粉／PP复合材料的弯曲模量明显提高，弯曲强度增加，拉伸强度有所下降，断裂伸长率和冲击强度下降明显。(2)采用马来酸酐接枝PP(MAPP)处理能提高木粉／PP复合材料的弯曲强度、拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度。(3)对木粉／PP复合体系，随着

3、木粉尺寸变小，材料的弯曲模量、弯曲强度、拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度都增加，但在木粉尺寸80目时出现最佳值，后有所下降。熔融指数随木粉尺寸变小而增加。对竹粉／PP复合体系，其弯曲模量、弯曲强度、拉伸强度、硬度随竹粉尺寸减小而降低。40目竹粉的增强效果最好。(4)木粉含量的增加能提高木粉／PP复合材料的刚性，但同时造成韧性下降。复合材料弯曲模量随木粉含量增加而显著增强，木粉含量为30％时比纯PP增强了22％。木粉含量的增加对复合材料拉伸强度影响不大，但使材料断裂伸长和冲击强度均明显下降。(5)在对木粉／P

4、P复合体系采用MAPP接枝处理的基础上，加入各种处理剂改善材料力学性能。发现硅烷偶联剂KH550能增强复合材料弯曲模量，硬脂酸、钛酸酯偶联玻璃纤维／术粉，聚丙烯三相复台材料结构与性能研究中文提要剂NOZl05和NDZ201均能提高材料的断裂伸长率，NDZl05能提高材料的冲击强度。(6)根据实验，仅用5％wt的MAPP处理时，综合力学性能较平衡的木粉／PP复合材料配比为80目木粉，含量30％wt。其材料力学性能(ASTM标准)：弯曲模量2801MPa，弯曲强度71MPa，拉伸强度46MPa，断裂伸长率2l

5、％，无缺口冲击强度258J／m，洛氏硬度(R)107，熔融指数1．89／10min。(7)对于玻璃纤维／木粉／PP三相复合体系，适当的玻璃纤维含量能提高材料的弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度，但存在极值点，玻纤含量超过极值点后会起降低作用。材料的断裂伸长率和冲击强度随玻纤含量增加而逐渐下降。在玻纤含量一定时，提高木粉的含量仍能增加材料弯曲模量，但导致其他力学性能均下降。(8)拉伸断口的SEM表明，木纤维的断裂是木粉／】PP复合体系的破坏原因，玻璃纤维，木粉／PP三相复合体系的破坏原因主要是玻璃纤维的拔出与断裂

6、。(10)XaV．D分析表明，使用MAPP处理后的木粉／PP复合体系结晶度降低，同时晶粒各晶面的尺寸差距变小。木粉的加入提高了PP的8结晶，玻璃纤维的加入降低了PP的B结晶。两者均能提高PP的a结晶度。在木粉／PP复合体系中，术粉与PP结合，产生大量异相微晶。在玻纤／木粉／PP三相复合体系中，异相微晶转变为以玻纤一PP型为主。(11)DMTA分析表明，MAPP能提高木粉--pp的界面粘结。使用MAPP后，木粉一聚丙烯的界面结合好于竹粉一聚丙烯。采用硬脂酸、硅烷偶联剂KH550及钛酸醑偶联剂NDZl05分别

7、处理后，木粉--pp的界面粘结得到进一步改善。其中以硬脂酸改善效果最好。关键词木粉竹粉聚丙烯复合材料界面力学性能结晶作者：秦志国指导教师：闻荻江PerformanceandStructureResearchofGlassFib蛙陌oodFlour／PolypropyleneThreephaseCompositesAbstractWoodthermo-plasticcomposite(WPC)isakindofeconomicalandenvironmentalfriendlymaterial．Threet

8、ypesofcomposites，bambooflour(BF)／PPcomposite，woodflour／PPcomposite，and百assfiber(GF)／woodflour(WF)／PPcompositewerepreparedbyco-rotatetwinscrewextruder．Thepaperinvestigatedtheeffectofmalayicgraftedpolypropylene(MAPP)o