等规聚丙烯同质复合材料力学性能的研究.pdf

現代型料加xを用moい Mo B N GN
试验研究
试验研究
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,45001
摘要:将等规聚丙烯(iPP)纤维在不同温度下引入到PP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160℃时,该同质复合材料
的拉伸强度得到明显的提高;然而,当纤维引入温度进一步升高时,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:等规聚丙烯同质复合材料界面结晶拉伸强度温度
Mechanical Properties of Isotactic
Polypropylene Homogeneous Composites
Zhang Liying Xu Yahu Qin Yijing Zheng Guoqiang Liu Chuntai
( School of Materials Science and Engineering, the Key
a boratory of Advanced Material Processing and Mold of Ministry of
Education, Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan, 450001)
Abstract: By introducing isotactic polypropylene (IPP) fiber into IPP matrix at differ-
A ent temperatures, IPP fiber/matrix composites with different interfacial crystallization v
morphologies were prepared. The mechanical properties were investigated by tensile test
A The results show that when IPP fiber is introduced at 145 C, the tensile strength of the
A sample is lower; when IPP fiber introduction temperature is increased to 160, the ten-y
1 sile strength increases obviously; however, when ipp fiber introduction temperature is v
A further increased, the tensile strength shows a downward trend. The results indicate the v
A diffcrent IPP fiber introduction temperatures lead to different interfacial crystallization y
A morphologies, which will have a great influence on the mechanical properties of ipp fi_:
Key words: isotactic polypropylene; homogeneous composites; interfacial crystalliza-v
A tion; tensile strength; temperature
纤维增强等规聚丙烯(PP)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;修改稿收到期:2015-08-10
及建材家具等行业。PP基体复合材料力学性能
作者简介:张丽凝,女,在读颡士研究生,主要从事聚合物界
提高的关键是纤维与PP基体界面的黏结情况,
面结晶的研究。E-mail; liyingzhang53@163,coma
因此调控纤维/iPP基体的界面结构一直受到广泛
米道信联系人,E-mail:guzheng(@zzu,edu.cn。
金项目:国家自然科学基金(51173171)。
的关注3?无论是异质纤维增强体系还是同质纤
!、年月
ROCESNINC AND APPL CATIONS現代料加x定用
2015, 27(6)MODERN PLASTICS
维增强体系,都存在界面问题。对于异质纤维增强料的嫆融曲线,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10min时,采用与热台联用的
想,以及界面处形成热应力等问敖。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
将iPP纤维放在SnZe窗口上,利用热台对
PP纤维引到过冷态的PP基体中诱导其结晶,制iPP纤维分别加热至4。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。扣描波数
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10
m
宽
mm的矩形样条。利用万能力学试验机进行拉
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℃,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。
差示扫描最热仪(DSC),MDSC-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
NICOLETT6700, 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,iPP
1.2试样制备
粒料的熔融温度为164.9℃,而iPP纤维有2个
首先,将PP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
50~60pm的PP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30m左右的PP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200C的热合上,将热压成型的PP薄
164.9℃
膜放于盖玻片上保持10min以消除热历史,然
后将热台