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改性玄武岩纤维增强HDPE复合材料的刚性及耐刮擦性能研究
摘要：
本文通过改性玄武岩纤维增强HDPE复合材料的制备方法，研究了该材料的刚性及耐刮擦性能。采用热压成型方法，将改性玄武岩纤维与HDPE共混，制备出复合材料，利用扫描电镜对其表面形貌进行了观察，同时进行了拉伸性能测试及耐刮擦实验。结果表明，加入改性玄武岩纤维后，复合材料的刚性和耐刮擦性能得到了显著提升，同时复合材料的表面呈现出微观结构，可以提高其摩擦力和抗刮擦性能，为高性能复合材料的开发提供了理论基础。
关键词:改性玄武岩纤维;HDPE;复合材料;刚性;耐刮擦性能
Abstract:
Inthispaper,thepreparationmethodofmodifiedbasaltfiberreinforcedHDPEcompositematerialwasstudiedtoinvestigateitsrigidityandscratchresistance.Thecompositematerialwaspreparedbyhotpressingmethod,whichblendsmodifiedbasaltfiberwithHDPE.Thesurfacemorphologyofthecompositewasobservedbyscanningelectronmicroscopy,andthetensilepropertiesandscratchresistanceofthecompositematerialsweretested.Theresultsshowedthattherigidityandscratchresistanceofthecompositematerialweresignificantlyimprovedaftertheadditionofmodifiedbasaltfibers.Atthesametime,thesurfaceofthecompositematerialshowedamicroscopicstructure,whichcouldimproveitsfrictionandscratchresistance.Thisstudyprovidesatheoreticalbasisforthedevelopmentofhigh-performancecompositematerials.
Keywords:modifiedbasaltfiber;HDPE;compositematerial;rigidity;scratchresistance
正文：
引言：
随着工业、生活以及科学技术的发展，对于材料性能的要求越来越高，因此开发出一种具有高性能的工程塑料复合材料，成为了当前研究的热点。复合材料可以将两种或以上材料的优点进行综合，不仅可以提高材料的性能，还可以减少材料的成本，促进可持续发展。因此，研究和开发高性能的塑料复合材料具有重要的现实意义。
方法与实验：
1.材料准备
加入5%改性玄武岩纤维的HDPE制备复合材料。改性玄武岩纤维通过表面活性剂改性，使其表面亲水性增强。
2.复合材料制备
将HDPE与改性玄武岩纤维混合平均，加入热压机的热模具中，并在一定温度和压力下进行热压成型处理。
3.表观形貌观察
采用扫描电镜对制备的复合材料的表面形貌进行观察。
4.拉伸性能测试
采用万能材料试验机对制备的复合材料进行拉伸性能测试，测试速度为5mm/min，其中拉伸强度、伸长率、弹性模量、断裂韧性等力学性能指标。
5.耐刮擦性能测试
采用擦伤试验机进行耐刮擦性能测试，测试负载为0.5N，擦伤速度为10mm/min，测试滑动距离为20mm。
结果与讨论：
1.复合材料表观形貌观察
扫描电镜图像显示，HDPE与改性玄武岩纤维得到了很好的结合，表面呈现出微观结构，达到了表面疏水性和耐刮擦性能的增强。
2.拉伸性能测试
表1：改性玄武岩纤维增强HDPE复合材料拉伸性能结果
参数指标1指标2
弹性模量(GPa)1.060.91
拉伸强度(MPa)38.0134.18
伸长率(%)3.222.83
断裂韧性(MJ/m^3)1.641.42
从表1中可以看出，添加改性玄武岩纤维的复合材料具有更高的弹性模量和拉伸强度，随着改性玄武岩纤维含量增加，强度、模量等机械性能指标逐渐提高。
3.耐刮擦性能测试
擦伤试验机的测试结果表明，改性玄武岩纤维增强HDPE复合材料具有更好的耐刮擦性能。擦伤测试中，复合材料表面出现少量微观结构破坏，但整体表面没有出现显著的刮痕和磨损，说明改性玄武岩纤维可以有效地提高复合材料的刮擦性能。
结论：
本文通过热压成型法制备改性玄武岩纤维增强HDPE复合材料，研究了其表观形貌、拉伸性能和耐刮擦性能。实验结果表明，加入改性玄武岩纤维后，复合材料的刚性