玻纤增强ptt复合材料流变性能研究

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1、http://www.paper.edu.cn玻纤增强PTT复合材料流变性能研究1112郑睿，赵耀明，严玉蓉，李维贤1华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州（510640）2华南农业大学艺术学院，广东广州（510640）E-mail：zhengruipolymer@163.com摘要：通过熔融共混挤出制备加入不同玻纤（GF）和硅烷偶联剂的玻纤增强聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）复合材料，并用扫描电镜（SEM）观察玻纤与PTT树脂基体的界面粘结形态，用毛细管流变仪研究了不同温度条件下玻纤增强PTT复合材料熔体的流变性能，得到了熔体流变性能关系曲线。实验结果表明：复合材料的流变

2、行为符合假塑性流体的流动规律，随着玻纤的增加，复合材料的粘度增大、非牛顿指数变小、粘流活化能变大；偶联剂的加入，使熔体粘度变大、非牛顿指数变小、粘流活化能变小。关键词：PTT；玻璃纤维；复合材料；流变性中图分类号：TQ327.1+11引言聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是近几年才获得工业化生产的一种新型热塑性聚酯，其综[1]合性能优异，是一种理想的多用途的聚合物。PTT工程塑料的开发应用在国际上刚起步不久，但其发展潜力却十分看好，引起国内外学者的广泛关注。对于PTT这种脆性热塑性塑料，玻璃纤维增强可显著提高其力学性能、冲击韧性和耐热性能等，但玻纤的加入一般均会引起材料熔体流动

3、性能下降，加工性能变差。因此，如何选择加工条件，改善成型流动性能，这[2]是人们所关注的课题。本文通过熔融共混挤出制备了不同玻纤和硅烷偶联剂增强PTT复合材料，得到具有不同力学性能和界面粘结性的母粒，采用毛细管流变仪研究了熔融温度、剪切应力对复合材料熔体流变性能的影响，为合理制定玻纤增强PTT复合材料的成型工艺提供了基础数据和实践指导。2实验部分2.1原料PTT切片：牌号CP509200，壳牌(ShellChemical)公司；玻璃纤维：牌号ER12-2000-RP，ER12-2000-930，浙江巨石集团有限公司；硅烷偶联剂：牌号A1100，A1120，美国联合碳化物公司

4、；抗氧剂1010，北京化工三厂。2.2仪器及设备电热鼓风干燥箱：上海锦屏仪器仪表有限公司；双螺杆挤出机：JSH-230南京橡塑机械厂；CFT-500型毛细管流变仪，日本岛津公司；塑料注塑机：TI-160F，中国华大机械有限公1http://www.paper.edu.cn司；高速混合机：H10-DQ，北京塑料机械厂；万能电子试验机：INSTRON-1122，英国INSTRON公司；悬臂梁冲击试验机：UJ-4，中国承德试验机厂；扫描电子显微镜：S-550，日本日立公司。2.3GF增强PTT复合材料的制备[3]将PTT置于130℃的烘箱中真空干燥4小时，将适量偶联剂、抗氧剂和P

5、TT通过高速混合机混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融挤出，玻璃纤维从第一排气口连续喂料，挤出后经冷却，切粒。将粒料在130℃的烘箱中真空干燥4小时，然后注塑成型，制成供各种力学性能测试的标准试样。2.4测试及表征2.4.1力学性能拉伸强度和弯曲强度采用INSTRON1122型万能试验机按GB/T1040-92，GB/T9341-2000进行测试；Izod缺口冲击强度采用UJ-4型Izod悬臂梁冲击试验机按GB1043-80进行测试。2.4.2扫描电镜观察试样断面冲击试样断面在真空中喷金，用日立S-550型扫描电子显微镜观察断面形态。2.4.3流变性能测定将制得的玻纤增强PT

6、T粒料，采用日本岛津公司CFT-500型毛细管流变仪测试。测试条件为：毛细管直径为1mm；毛细管长度40mm；温度230～250℃；温度精度±0.2℃；预热时间300s。3结果与讨论3.1不同配方的玻纤增强PTT的力学性能测试结果空白PTT以及玻纤增强PTT的力学性能测试结果如表1所示。从表1可以看出，玻璃纤维、偶联剂种类和用量对材料力学性能均有影响。对于B、C，添加不同浸润剂处理的玻纤增强，材料力学性能略有差别；随着玻纤含量的增加，材料的力学性能明显改善。对比E、F、G，使用不同偶联剂也造成其力学性能有明显差异。造成其力学性能差异的原因可认为是由于玻[4]纤与PTT基体的

7、粘结状态不同所造成的。图1为B、E、F、G的冲击破坏断面扫描电镜图。由图可以看出没有加入偶联剂的冲击断面与加入不同玻璃纤维和偶联剂的界面相分离程度不同，提高树脂与玻纤的结合紧密程度可改善材料力学性能。表1不同条件下玻纤增强PTT复合材料的力学性能Tab1Compositemechanicalpropertiesofdifferentcondition序号玻纤类型玻纤含量偶联剂类拉伸强度冲击强度弯曲强度（%）型（MPa）（J/M）（MPa）A483569BRP205345802http://www.paper.edu