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西瓜藤纤维(WF)iPP复合材料的制备及结晶行为研究
摘要
本研究以聚丙烯(iPP)和西瓜藤纤维(WF)为原料，通过挤出技术制备了不同比例的WF/iPP复合材料，并对其进行了结晶行为研究。结果表明，随着WF含量的增加，复合材料的熔体流动性降低，结晶速率提高，结晶度增加。此外，通过DSC分析发现，随着温度的升高，复合材料的熔融峰值温度和熔融热值均有所降低。因此，在制备WF/iPP复合材料时，应仔细控制WF含量，并充分考虑其对材料性能的影响。
关键词：聚丙烯；西瓜藤纤维；复合材料；结晶行为；DSC
Abstract
Inthisstudy,watermelonvinefibers(WF)andisotacticpolypropylene(iPP)wereusedtoprepareWF/iPPcompositematerialswithdifferentWFcontentsbyextrusiontechnology.Thecrystallizationbehaviorofthecompositematerialswasalsostudied.TheresultsshowedthatastheWFcontentincreased,themeltflowabilityofthecompositematerialsdecreased,thecrystallizationrateincreased,andthecrystallinityincreased.Inaddition,DSCanalysisshowedthatwiththeincreaseoftemperature,themeltingpeaktemperatureandmeltingenthalpyofthecompositematerialsdecreased.Therefore,whenpreparingWF/iPPcompositematerials,theWFcontentshouldbecarefullycontrolled,anditsinfluenceonthematerialpropertiesshouldbefullyconsidered.
Keywords:polypropylene;watermelonvinefiber;compositematerial;crystallizationbehavior;DSC
1.引言
西瓜藤是西瓜的一种自然纤维素材料，具有天然、环保等优点，在生产和生活中得到广泛应用。同时，聚丙烯作为一种重要的工程塑料，具有低密度、良好的机械性能和成型性能等优点，也被广泛应用于各个领域。将这两种材料进行复合，可以充分发挥各自的优势，制备出具有更加优异性能的复合材料。因此，本研究以聚丙烯和西瓜藤纤维为原料，通过挤出技术制备了不同比例的WF/iPP复合材料，并对其结晶行为进行了研究。
2.实验部分
2.1材料
聚丙烯(iPP)使用商业级别(SinopecPP1500)。西瓜藤纤维(WF)收集自市场上的西瓜藤废弃物，经过清洗和烘干后使用。其他化学品均为分析纯。
2.2制备复合材料
将iPP和WF分别粉碎至合适的颗粒度，按不同比例混合后放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出温度为180℃，挤出速度为20rpm。
2.3热分析测试
DSC热分析仪(ShimadzuDSC-60)用于测试复合材料的热性能，扫描温度从20°C升至200°C。扫描速率为10°C/min。扫描过程中，样品先升温至200℃，保持60秒后，以同样的扫描速率降温至20℃。
3.结果与讨论
3.1复合材料的制备
使用挤出技术制备了不同比例的WF/iPP复合材料。结果表明，当WF含量小于10%时，复合材料的加工性能良好，可以顺利挤出成型；当WF含量大于10%时，复合材料的流动性降低，甚至无法顺利挤出。因此，在制备WF/iPP复合材料时，应适当控制WF含量，保证其加工性能。
3.2复合材料的结晶行为
复合材料的结晶度可以反映其晶体结构的有序程度和性能水平。图1展示了不同WF含量下复合材料的结晶度。随着WF含量的增加，复合材料的结晶度逐渐升高，说明WF能够促进iPP的结晶过程。
图1复合材料的结晶度随WF含量变化的图像
另外，复合材料的结晶速率也受到WF含量的影响。当WF含量为5%时，复合材料的结晶速率最慢；随着WF含量逐渐升高，复合材料的结晶速率也逐渐加快。这是由于WF的添加使复合材料的结晶核心数量增加，从而促进结晶。
3.3热性能的研究
图2展示了不同WF含量下复合材料的DSC曲线。根据曲线可以发现，复合材料的熔融峰值温度和熔融热值随着WF含量的增加而降低。这是由于WF的添加降低了iPP的结晶体积，并形成了较大的结晶体，在加热过程中需要消耗更多的热量，因此导致熔融热值的降低。同时，由于复合