长玻纤增强PVC/PP复合材料性能的研究

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1。2试样制备及表征将 PP与长玻纤通过熔体浸渍工艺制备成-定长径比的长玻纤 PP母粒，在温度为 70℃的烘箱内干燥 6 h，同时将 PVC经过 DOP及其他助剂改性后，再通过锥形双螺杆挤出机挤出造粒，制得高流动性PVC，然后将得到的PVC颗粒与长玻纤PP母粒通过高速混合机混合均匀后，再通过注塑机注塑成标准样条用于各种测试。

将制得的哑铃形样条在 WDW-10C型微机控制电子万能试验机上进行拉伸性能测试，实验温度为23℃。冲击强度测试按ISO180标准在ZBC-4B型摆锤冲击试验机上测试。扫描电镜分析 (SEM)：先对冲击断面喷金，然后在扫描电子显微镜下观察冲击断面形貌。维卡软化温度测试按照 GB/T1633-2000进行，试验方法为 B50法，试样尺寸为10 mm×10 mm x4 mm；DMA测试在频率为1 Hz升温速率为5C/min的条件下进行，试样尺寸标准为60：mm X 10：mm ×4 mm .，温度测试范围为 -5OcC- 110oC。

2结果与讨论2.1长玻纤对 PVC/PP复合材料冲击断面s 照片分析图 1为不同含量的长玻纤对 PVC/PP复合材料冲击断面的电镜照片。由图可以看出，玻纤表面有明显的黏附树脂，但又发现断面有较多纤维被拔出，说明制备的长玻纤PP效果比较好，纤维表面的应该是 PP树脂。由于长玻纤与 PP界面粘接较好，但由于PP与 PVC相容性差，所以虽然纤维表面粘接有PP树脂，纤维还是容易被拔出，而非拉断，所以纤维的承载作用不是很好。玻纤不能充分发挥其承载性能，起不到很好增强增韧的作用。但由于纤维表面有PP的粘接所以即使被拔出也会消耗较多的能量，加上部分玻纤在复合材料断裂时是被拉断的，(a)长玻纤含量为O% (b)长玻纤含量为1O% (c)长玻纤含量为20%图1 PVC/PP/长玻纤复合材料冲击断面sEM照片所以尧挥了承载作用，促进了复合材料力学性能和维卡软化温度的提高。

2：2长玻纤对P、 ，复合材料力学性能的影响图2是不同含量的长玻纤对 PVC/PP复合材料力学性能的影响。从图可以看出，复合材料的各种性能，包括冲击性能、拉伸性能及弯曲性能均随着长玻纤含量的增加有了明显的提高。说明虽然有较多的玻纤在断裂时被拔出，但长纤维的增强增韧效果还是挺好的。PVC是对缺口冲击强度较敏感的树脂，缺口冲击强度是表征材料韧性的有效方法，而玻纤与基体树脂的粘接情况则是复合材料冲击韧性高低的关键 J。研究中发现，长玻纤被拔断或者被拔出时都要消耗大量的能量，这样复合材料的缺El冲击强度就得到了提高。同时，因为长玻纤与树脂较好的粘接性能，也随着其含量的增加，复合材料的拉伸性能和弯曲性能都得到了不同程度的提高。

图2 不同含量的长玻纤对PVC脚 复合材料力学性能的影响H， 嚼翟静· 69·2.3不同含量的长玻纤对 PVC/PP复合材料 DMA分析图3中(a)(b)分别是 PVC/PP复合材料的储能模量和tans值随着长玻纤含量增加的变化趋势。

从图(a)可以看出，复合材料的储能模量随着长玻纤含量的增加而增加，说明复合材料的刚性随着长玻纤含量的增加变得更强，这与力学性能中弯曲强度和弯曲模量的变化趋势-致。复合材料中长玻纤与基体树脂较好的粘接性能促进了复合材料刚性的增加，这由于当材料受力时长玻纤在被拉断之前会同时承受-部分力，从而在-定程度上提高了复合材料的强度和模量。图(b)是不同含量长玻纤复合材料的 tams曲线，可以看出随着长玻纤含量的增加，玻璃化转变温度峰是逐渐变宽的，也就是随着PP含量逐渐增大，基体树脂之间的相容性是变得较差的，这在很大程度上影响了长玻纤与基体树脂的粘接性能，从而导致复合材料的整体性能提升幅度较校皿删援温度，℃(a)0 40 8o温度，℃(b)图3 不同含量的长玻纤对PVC/PP复合材料储能模量和tan 值的影响2.4不同含量的长玻纤对 PVC/PP复合材料维卡软化温度的影响图4为 PVC/PP复合材料的维卡软化温度随长玻纤含量增加的变化情况。不难从图中看出，随着长玻纤含量的增加 PVC/PP复合材料的维卡软化温度是逐渐增加的，且增加幅度较大。与添加 5%长玻纤的 PVC/PP复合材料的维卡软化温度相比，长玻纤含量为 20%的 PVC/PP/LGF复合材料的维卡软化温度提高了16℃，但这与PVC-般使用的维卡软化温度还有-定的差距。这-现象表明，长玻纤的加入可以对聚合物高分子链整体运动有牵制作用，可以对测试维卡软化温度的探针起到阻碍作用，从而可以提高复合材料的维卡软化温度 J。但从图 1中SEM照片看出，有相当-部分长玻纤被拔脱出了基体树脂，说明这部分长玻纤与基体树脂的粘接性能不好，没有充分发挥其对基体树脂的支撑作用，若能进-步提高这部分长玻纤与基体树脂的粘接性能，那复合材料的维卡软化温度可得到更大的提高。

赠业 媒图4 不同6"-量的长玻纤对PVC/PP复合材料维卡软化温度的影响3 结论1)通过硅烷偶联剂改性后，长玻纤与 PP基体树脂有较好的粘接性能，但 PP与 PVC相容性不好，所以还是导致复合材料断裂时有较多玻纤被拔出，没有充分发挥其承载性能。

2)随着长玻纤含量的增加，PVC/PP复合材料的刚度也在不断增加，但 PP含量增大后，基体树脂之间的相容性变差。

· 70·3)PVC/PP复合材料的力学性能和维卡软化温度均随着长玻纤含量的增加明显提高。