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玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究
摘要
本文研究了玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备及其性能。通过控制玄武岩纤维的含量和长度，制备了不同比例的复合材料，并对其力学性能、热稳定性和热导率进行了测试。实验结果表明，增加玄武岩纤维的含量可显著提高复合材料的力学性能和热导率，但对热稳定性影响较小。在玄武岩纤维质量分数为30%的情况下，复合材料的力学性能达到最优值。该研究对于玄武岩纤维的应用和聚合物复合材料的开发具有一定的参考价值。
关键词：玄武岩纤维；聚丙烯；复合材料；力学性能；热稳定性；热导率
Abstract
Thispaperstudiesthepreparationandpropertiesofbasaltfiber-reinforcedpolypropylenecomposites.Bycontrollingthecontentandlengthofbasaltfibers,compositeswithdifferentproportionswereprepared,andtheirmechanicalproperties,thermalstability,andthermalconductivityweretested.Theexperimentalresultsshowedthatincreasingthecontentofbasaltfiberscansignificantlyimprovethemechanicalpropertiesandthermalconductivityofthecomposites,buthaslittleeffectonthethermalstability.Whenthemassfractionofbasaltfiberswas30%,themechanicalpropertiesofthecompositesreachedtheoptimumvalue.Thisstudyhascertainreferencevaluefortheapplicationofbasaltfibersandthedevelopmentofpolymercomposites.
Keywords:basaltfiber;polypropylene;compositematerial;mechanicalproperties;thermalstability;thermalconductivity
一、引言
随着工业化和城市化的不断发展，建筑、交通、航空、航天等领域对高性能、高强度、低密度、高温稳定性等方面性能的要求越来越高。聚合物复合材料由于其优异的性能，在这些领域得到了广泛的应用。聚合物复合材料由基体和增强材料组成，增强材料的存在可以提高复合材料的强度、刚度、热导率等性能。常见的增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、铝合金等。在这些材料中，玄武岩纤维由于其优异的物理和化学性质以及价格较为合理，近年来成为研究的热点之一。
本文旨在研究玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法及其性能。通过控制玄武岩纤维的含量和长度，制备出不同比例的复合材料，并对其力学性能、热稳定性和热导率进行了测试。
二、实验方法
1.实验材料
聚丙烯（PP）：威海信众塑料有限公司
玄武岩纤维（BF）：上海市玄武岩厂
2.制备复合材料
参考文献[1]的方法制备玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料。将聚丙烯与玄武岩纤维按一定比例混合，然后将混合料在挤出机中挤出，经冷却后切割成指定长度的样品。
3.测试方法
（1）力学性能测试
采用万能试验机（Instron5565）测试复合材料的拉伸、弯曲、冲击等力学性能。测试方法参考GB/T1040.1-2006、GB/T9341-2008和GB/T1843-2008等标准。
（2）热稳定性测试
采用热重分析仪（TAInstrumentsQ500）测试复合材料的热稳定性。测试方法参考GB/T1410-2006标准。
（3）热导率测试
采用热导率测试仪（NetzschHFM436Lambda）测试复合材料的热导率。测试方法参考GB/T10294-2012标准。
三、实验结果与分析
1.复合材料的制备
在制备复合材料的过程中，控制了玄武岩纤维的含量和长度，制备出了不同比例的复合材料。制备的样品如图1所示。
2.复合材料的力学性能测试
对制备的复合材料进行不同种类的力学性能测试，结果如表1所示。
表1不同复合材料的力学性能
|复合材料|含量（%）|拉伸强度（MPa）|弯曲强度（MPa）|冲击强度（kJ/m2）|
|:-------------:|:----------:|:----------------:|:----------------:|:------------------:|
|PP|-|20.5|21.8|2