原位成纤复合材料现状.doc

聚丙烯基原位成纤复合材料研究进展http://www.cngcsl.com发布日期:2009-08-19阅读:1275字体:HYPERLINK"javascript:doZoom(16)"大HYPERLINK"javascript:doZoom(14)"中HYPERLINK"javascript:doZoom(12)"小双击鼠标滚屏
对聚丙烯（PP）这一大品种通用塑料进行改性，使其能够作为工程塑料使用，是研制开发新型工程塑料的热门课题。常用的改性方法主要是一般的共混改性和用玻璃纤维(GF）等填充改性。改性的效果往往是大幅度提高了PP的冲击强度，却显著降低了其刚性（弯曲弹性模量、拉伸屈服应力），或呈现相反的情况。用GF等填充改性还易造成加工粘度急剧增大、加速设备磨损、废旧料回收利用时因纤维断裂使材料性能急剧劣化等问题。而原位成纤复合技术有望能够较好地克服以上缺点。原位成纤复合材料川是指其中的纤维不是在加工之前就有的，而是由分散在基体中的易成纤聚合物由于受到剪切、拉伸作用发生变形、取向“就地”微纤化形成的。与用宏观纤维制备的复合材料相比，具有如下特点：①从形态结构上来讲，纤维直径小得多、长径比更大、在基体中有较好的分散性；②从力学性能上来讲，较大的比表面积更有利于在基体与微纤间传递应力，能更有效地发挥强韧性好的微纤的改性效果；③从加工性能上来讲，较低的粘度和微纤较小的硬度减轻了对设备的磨损，成型出的制品表面光滑；④从经济角度来讲，纤维不需事先纺制，减少了复合材料制备工序；废旧料回收利用时微纤依然可以“就地”形成，材料性能保留率较高等。与一般的共混改性相比，由于易成纤聚合物的微纤化，复合材料的形态结构发生极大变化，受到外力作用时，复合材料中的应力状态也必将发生极大的变化，有利于提高复合材料的综合力学性能。因此，PP原位成纤复合改性受到国内外的高度重视。最初使用的成纤聚合物是热致液晶聚合物（TLGP)。近年来，某些柔性分子链的普通热塑性树脂因较TLCP价格更便宜、来源更广泛、品种更丰富，而且可填充功能粒子制备导电、导磁、导热等功能性原位成纤复合材料等，逐渐成为研究热点。这些成纤聚合物主要有聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、尼龙（PA)66、FA6、超高分子量聚乙烯（UHMWFE）、聚苯硫PPS)和聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等。1原位成纤复合体系1.1PP/PET体系HuangWenyi等用挤出-拉伸-注塑法制得PP/PE7原位成纤复合材料，研究了PET含量对PET成纤性和复合材料性能的影响。结果表明，PET质量分数由0增至20%时，PET纤维数量增多，纤维直径以15%为界先减小后增大；复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量在PET质量分数为15%时最大，分别比纯PP提高约20%和70%。Huang认为横穿晶层的形成使基体与微纤之间的界面结合比球晶好，有利于应力从基体向纤维的传递，削弱由界面空穴引起应力集中、引发裂纹的效应，从而有利于提高复合材料的力学性能。陈鸣才等先将PP和PET经单螺杆挤出机挤出，在塑炼机中熔融拉片，然后用平板硫化机热压制得原位成纤复合材料。在所研究的PET含量范围内，PET形成了直径在2～10μm的纤维，在较低的二次加工温度下可以保持纤维的形态；PP/PET质量比为90:10时，试样缺口冲击强度比纯PP提高了22%，但拉伸强度却下降到纯PP的80%。K.Jayanarayanana等研究了拉伸比与PP/PET(85/15）原位成纤复合材料力学性能的关系。当拉伸比为5时，拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲弹性模量和冲击强度分别是纯PP的1.11倍、1.45倍、1.59倍、1.37倍和1.17倍；当拉伸比增大到8时，冲击强度最高，是纯PP的1.41倍。扫描电子显微镜（SEM）显示PET形成了直径大约1～4μm的微纤，无规分布在PP基体中。对其非等温结晶行为研究发现，PET可加速PP的结晶，取向长PET微纤较短PET微纤及球状PET粒子对PP具有更强的异相成核作用。LiZhongming等发现，制备的等规PP(iPP)/PET共混物经挤出-热拉伸-淬冷后原位成纤，ipp在PET微纤的诱导成核作用下形成了横晶，PET微纤质量分数为15%时横晶相互连接贯通形成横晶网络。iPP在挤出和热拉伸过程中，在热、力场及先期形成的PET微纤的共同作用下，形成shish-kebab晶体．并在此品体表面沿与微纤径向成一定角度的方向生长形成大量取向的片晶层。PET微纤有较强的诱导iPp结晶的能力，PET含量增加，iPP结晶速度变快，但对起始和最大结品速度温度影响不大。Li还发现原位成纤复合材料中有β-iPP晶体生成，其含量随着PET含量的增加而降低。李忠明又研究了横晶对PP/PET原位成纤复合材料力学性能的影响。结果表明，呈横晶的