等规聚丙烯同质复合材料力学性能的研究.pdf

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1、竺，N!窭■■盈团盈—■试验讲究一一，、、一0：≥：：等规聚丙烯同质复合材料力学性能的研究张丽颖徐亚虎秦怡靖郑国强刘春太(郑州大学材料科学与工程学院，材料成型及模具教育部重点实验室，河南郑州，450001)摘要：将等规聚丙烯(iPP)纤维在不同温度下引入到iPP基体中，制备具有不同界面结晶形貌的同质复合材料，并对其进行拉伸性能测试。结果表明：当纤维引入温度为145℃时，拉伸强度较低；当纤维引入温度增加到16o℃时，该同质复合材料的拉伸强度得到明显的提高；然而，当纤维引人温度进一步升高时，拉伸强度反而呈下降趋势。这说明纤维引入温度对该复合材料的力学性能产生较大影响。关键词

2、：等规聚丙烯同质复合材料界面结晶拉伸强度温度纤维增强等规聚丙烯(IPP)基体复合材料具有更高的刚性、热变形温度、抗蠕变性和尺寸稳定性，目前已广泛应用于家用电器、电子、汽车工业、收稿日期{2015—04-10；修改稿收刭日期：2015-08—10。及建材家具等行业。IPP基体复合材料力学性能作者简介：张丽颖，女，在读硕士研究生，主要从事聚合物界提高的关键是纤维与iPP基体界面的黏结情况，蕊结晶的研究E-mail；liyingzhangS3@163．corn。*通信联系人，E-mail：gqzheng@zzu．edu．cn。因此调控纤维／iPP基体的界面结构一直受到广泛基金

3、项目：国家自然科学基金(5I173171)的关注口无论是异质纤维增强体系还是同质纤。工应用。NS维增强体系，都存在界面问题。对于异质纤维增强料的熔融曲线，进而得到各自的熔点。聚合物体系来说，由于其热导率、热膨胀系数、弹性1．4POM观察模量和泊松比等不同，往往会出现界面黏结不够理试样等温结晶10rain时，采用与热台联用的想，以及界面处形成热应力等问题。而同质纤维增POM进行界面结晶形貌的观察，并进行聚合物界强聚合物体系，具有相同的化学组成，完美的晶格面结晶图像的采集。匹配和较好的表面润湿性，则不存在上述问题。1．5在线红外的测试利用聚合物熔体结晶存在过冷态这一现象，将

4、将iPP纤维放在SnZe窗口上，利用热台对iPP纤维引到过冷态的iPP基体中诱导其结晶，制iPP纤维分别加热至t。利用FTIR原位记录iPP备了iPP纤维／基体同质复合材料，并通过拉伸试纤维在不同温度下分子链的构象变化。扫描波数验测试，探讨了纤维本身的变化和界面结晶对该复的范围是400～4000cm_。，扫描频率为2cm，合材料拉伸性能的影响。扫描32次。1．6力学性能测试1试验部分将制得的试样沿纤维方向裁成长10mm、宽2mm的矩形样条。利用万能力学试验机进行拉1．1试验原料及设备伸性能测试，测试温度为室温(25℃)，相对湿度为iPP，T30S，熔体流动速率(230℃

5、，21．6N)20，拉伸速率为0．5mm／min，每组测10个是3．0g／10min，相对重均分子质量是39．9X样条。10g／mol，新疆独山子石化公司。差示扫描量热仪(DSC)，MDSC一2920，美国2结果与讨论TA公司；偏光显微镜(POM)，BX51TF，日本东京OLYMPUS公司；红外吸收光谱仪(FTIR)，2．1纤维的熔融温度NICOLET6700，Thermo公司；万能力学试验机，用DSC检测iPP纤维和粒料的熔点，进而为UTM2203，深圳市三思纵横科技股份有限公司。制备该同质复合材料提供依据。如图1可知，iPP1．2试样制备粒料的熔融温度为164．9℃

6、，而iPP纤维有2个首先，将iPP粒料在200℃热压得到厚为熔融峰，分别位于165．4℃和168．3℃，并都要比50～60fm的iPP薄膜；并用完全相同的材料粒料的高，这是由于纤维制备过程中产生的高取向熔融纺丝，得到平均直径为30fm左右的iPP度引起的。此外，需要说明的是纤维的2个熔融峰纤维；然后在不同条件下制备同质复合材料。可能是因为在纺丝的过程中纤维的片晶厚度不同制备过程如下：首先取一个洁净的圆形盖玻片所导致的。放置于2()()℃的热台上，将热压成型的iPP薄膜放于盖玻片上保持10min以消除热历史，然后将热台以30℃／min的速度降至一定的温度，使得在纤维引入时

7、iPP基体处于过冷态，该f温度即纤维的引入温度(t)分别为145，160，165，168，172，175℃。当iPP薄膜稳定保持在此温度时，将固定在金属框上的iPP纤维引入到iPP熔体中，保持2min后仍以30℃／min的80100120l4016018020o速度迅速降温至134℃进行等温结晶，结晶时温度／间为10min。最后，试样被立即放到冰水混合物中淬冷来保留其界面结晶形貌。图1fPP粒料和纤维的DSO熔融曲线1．3DSC测试2．2t对界面结晶形貌的影响用DSC来检测iPP纤维和粒料的的熔融行图2是在不同温度下引入纤维并在134℃为