玻璃纤维聚丙烯复合材料的研究

张泰锟

（沈阳市第四十中学，辽宁盘锦 361000）

玻璃纤维聚丙烯复合材料的研究

张泰锟

（沈阳市第四十中学，辽宁盘锦 361000）

在普通合成树脂中，聚丙烯复合材料性能良好，已经在我国的工业生产中得到了广泛的应用，但作为结构材料，其产品机械强度低，容易收缩变形，这些缺点在一定程度上限制了聚丙烯复合材料的应用。由此本文探析了聚丙烯复合材料的性能影响因素。

玻璃纤维；聚丙烯复合材料；性能；影响因素

玻璃纤维聚丙烯复合材料是非常优异的无机材料，具有高强度，高稳定性，而价格相对便宜等特点，是一种非常合适加固的材料。由于GF和PP之间的相容性差，通过直接复合法获得的复合材料的机械性能差。如何通过改良形成具有良好性能的复合材料已成为具有理论和实践意义的研究课题。

1 原材料的选择

1.1 PP

基质树脂是复合材料的基础，应根据复合材料的使用选择PP，一般使用熔体流动指数较大的注塑级PP，以便成型。一些化工管道有切性要求，可以选择共聚物级PP。

1.2 玻璃纤维

在GFRRPP中，中碱玻璃纤维以及无碱玻璃纤维使用得较多，其中无碱玻璃纤维的最大量，两种玻璃纤维的性能如表l所示：

表1 无碱和中碱玻瑞纤维的性能对比

2 GFRPP复合材料的制备

2.1 SGFRPP

SGFRPP的制备方法比较简单，通常按照一定比例的玻璃纤维和PP粘合在一起直接挤出造粒后制成；或在双螺杆挤出机熔融部分，根据螺杆旋转和熔融PP粘附少量添加连续无捻长的玻璃纤维，由挤出机切割和压碎，由进料螺杆和主螺杆速度来决定混合塑化玻璃纤维的含量。制备的SGFRPP颗粒，玻璃纤维和树脂均匀混合，但玻璃纤维的长度短，通常小于颗粒颗粒的长度。经过加工成型后，产品中玻璃纤维的长度将缩短，强度将远远小于设计值。

2.2 长玻璃纤维增强聚丙烯

长玻璃纤维增强方法已被用于热固性树脂。热塑性树脂熔体粘度高，熔融温度高，对玻璃纤维渗透带来很大困难。研究人员开发了一套热塑性树脂熔浸连续纤维装置，可连续生产生产长纤维增强热塑性树脂复合材料的特种装置，调整复合材料的玻璃纤维含量，可能促进LGFRPP的应用。通过将装置分为三个部分，包含分丝、浸渍、上光，该工艺生产出来的产品表面光滑平整，效果较好，但是没有关于LGFRPP颗粒的工业生产的相关报道。

3 GFRPP的性能及其影响因素

3.1 玻玻璃纤维含量

通常认为GFRPP的机械性能随着玻璃纤维含量的增加而增加，但当含量超过41%时，并不能增加其性能，反而会降低其性能。同时由于玻璃纤维含量的增加，加工的流动性也随之减少，生产出来的产品工艺也变差；考虑到性能和加工工艺的要求，产品中的玻璃纤维含量的GFRPP生产通常控制在30%-40%左右。

3.2 玻璃纤维长度及分布

一般来说，复合材料，较长的玻璃纤维长度的尺寸材料增强效果较大。然而，由于较长的玻璃纤维，存在玻璃纤维聚集的大的对比度，这在挤出时更容易获得不可分散的玻璃纤维束，这对材料的增强具有副作用。相比之下，玻璃纤维和基体之间的界面粘合对复合材料的强度贡献更大，比LGFRPP中的玻璃纤维要长，相应的性能不如SGFR.PP由于界面粘合性差；在复合材料中，不是所有的玻璃纤维都具备加强的功能，只有长度适宜的玻璃纤维对复合材料的韧性影响更大。只有具有一定宽高比的玻璃纤维，或只有大于临界长度（L0）的长度（L）有助于复合材料的强度，而大于（L0）的玻璃纤维是无效的。

3.3 玻璃纤维取向及其分布

在复合材料的过程中，玻璃纤维总是以熔体流动力取向，玻璃纤维流动方向与流动不同，显示出一定的取向分布，如在注塑样品中，表现出明显的表皮-内芯结构，在表皮上，样品随着纤维的流动方向而成型；在内芯上，纤维的流动方向比较随意，有时甚至垂直于流动方向。当拉伸力施加到试样上时，拉伸强度与皮层相同，不同取向力的玻璃纤维对材料拉伸强度的作用足不同的。在理论上，材料的弹性模量和玻璃纤维取向之间的角度有关，角度越小，弹性模量越大。

3.4 改性

加入玻璃纤维可以明显增强pp的拉伸度，但是对其韧度的增加没有很好的效果，此时可以考虑加入其它成分，三元乙丙橡胶是一种很适合的材料，它的加入可以使材料的韧性更强。在这种多元成分混合的体系中，有PP玻璃纤维，PP弹性体两种反作用的成分。两者的结合，使体系具有独特的应力应变行为。随着EPDM含量的增加，体系和极限强度降低，但极限应变增加。另外，由于EPDM粒子能够吸收冲击能量，材料的韧性将得到提高.IIvio eBabor等的研究表明：GF R PP通过加入10%的EPD M，该体系可以使冲击强度比纯PP 3次；再加20%，再增加6倍。虽然添加了EPDM，但GF玻璃与弹性体的增韧同时被增强，PF/玻璃纤维/EPDM三元体系具有优异的机械性能平衡，优异的强度，刚性和优异的韧性。

4 结语

聚丙烯复合材料已经是一种比较成熟的复合材料，但其研究还有待深入，材料韧性和表面性能还需要提高，例如，由于玻璃纤维暴露，GFRPP产品看起来不美观，很多地方需要改进。LGFRPP复合材料具有独特的性能，将成为未来的研究的重点。随着设备的制备方法的改进，聚丙烯复合材料的应用前景将会更广阔。

[1] 曾彪，刘玉飞，王宁，等.玻璃纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的研究进展[J].上海塑料，2015，（02）：11-16.

[2] 李通.玻璃纤维及PET玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的结构与性能研究[D].湘潭大学，2015.

Study on Glass Fiber Polypropylene Composites

Zhang Tai-kun

In the general synthetic resin，the polypropylene composite material has good performance，has been widely used in industrial production in China，but as a structural material，its product is low mechanical strength，easy to shrink deformation，these shortcomings to a certain extent limit The application of polypropylene composite materials.This paper explores the factors affecting the performance of polypropylene composites.

glass fiber；polypropylene composites；performance；influencing factors

TQ325.14

B

1003–6490（2017）10–0070–02