工藝條件對超高黏度增強聚丙烯材料性能的影響研究

馮愛國

摘 要：聚丙烯（PP）由于其成本水平低、性能優等方面的優勢之處，引起其得到了較為廣泛地應用。為了滿足產品的特殊性能，上個世紀四十年代，隨著纖維增強塑料復合材料的產生，玻纖增強PP復合材料得到非常廣泛地應用，尤其是被應用于工程領域。由于GF增強的PP在性價比方面，要比其他常見的工程塑料更加優越。所以說，對玻纖增強PP復合材料的研究也是現階段增強樹脂復合材料非常活躍的一個重要內容。因將玻璃纖維引入其中，勢必會對PP材料性能產生較大的影響，尤其是在力學性能方面產生的影響非常之大。本研究通過試驗的方法，著重探討了工藝條件對高粘度增強PP材料性能產生的影響，旨在為優化高粘度增強PP材料性能提供切實可行的依據與參考。

關鍵詞：工藝條件;超高粘度增強聚丙烯材料;性能;影響

PP作為一種十分常見的塑料材料，具備很多方面的優勢之處，諸如：密度水平低、力學性能佳、耐熱性好、價格低廉以及加工性能好等方面的優點，常常被用于汽車、電器、化工以及建筑等方面的行業。然而，也存在成型收縮率達、熱變形溫度低以及低溫脆性等方面的不足之處。近年來，對玻纖增強PP材料有非常多和深入的研究。隨著工程、電器以及汽車等行業的不斷發展，對PP的各項性能提出了全新的、更高的要求。然而，若要優化其性能，那么就應該選擇一種合適的工藝條件。本研究著重探討了工藝條件對超高粘度增強PP材料的基本性能所產生的影響進行分析。

1 試驗部分

1.1主要原材料

PP：PPH-Z30S，由中石油化工股份有限公司提供;馬來酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）：KT-1，均購自于沈陽科通塑膠有限公司;短切紗（ECS305K-3）、直接紗（ER4305PM-1200）：均購自于重慶國際復合材料有限公司。

1.2 儀器設備

（1）低速混合儀（泰升塑料機械有限公司生產，型號為SHR-200型）;（2）同向雙螺桿擠出機（南京鴻銘擠出設備有限公司生產，型號為：SHJ-36B型）;（3）塑料注塑成型機（寧波市海達塑料機械有限公司生產，型號為：HDX-50型）;（4）掃描電子顯微鏡（SEM）（日本電子株式會社生產，型號為：JSM-6460LV）;（5）塑料擺錘沖擊試驗機（型號為：ZBC1400-B型）;（6）微機控制電子萬能試驗機（型號為：CMT-4204型）。

1.3 試樣

主要包括：（1）PP-30G1：PP共65份、PP-g-MAH共5份、短切紗共30份，工藝為直接擠出;（2）PP-30G2：PP共65份，PP-g-MAH共5份、短切紗共30份，工藝為側喂料擠出;（3）PP-30G3：PP共65份，PP-g-MAH共5份、直接紗共30份，工藝為長纖擠出;（4）PP-30G4：PP共65份，PP-g-MAH共5份、直接紗共30份，工藝為包覆法。

2 結果與討論

2.1 工藝條件對超高粘度增強PP材料的翹曲程度的影響

經注塑成型的方形試片在室溫條件下，靜置24小時之后，出現如下圖所示的變形情況，具體翹曲度變化情況見下右表所示：

已有相關研究結果顯示：導致超高粘度增強PP注塑品地翹曲度發生變形的一個非常常見的因素為成型收縮度不均勻。實際生產過程當中，因各個方向上不同的收縮會導致制品產生翹曲。從左圖可以看出，純PP試片基本上沒有任何翹曲度，其他試片均存在顯著的翹曲變形。因玻纖等方面因素的影響，導致超高強度增強PP材料會在不同方向出現不同的收縮度。結合上表中的相關數據，可以得知：PP-30G1的翹曲度水平最大，翹曲度水平最小為PP-30G4。

2.2 超高粘度增強PP材料力學性能的影響分析

經試驗研究，得出如下結果：PP-30G1、PP-30G2、PP-30G3以及PP-30G4的MFR值分別降低15.25%、38.29%、29.38%以及50.09%。根據上述數據可以看出：在玻璃纖維含量保持不變的條件下，玻璃纖維長度越長，增強PP材料就具有更差的流動性。反之，其流動性則更佳。流動性最大的是PP-30G1、最差的是PP-30G4。

3 結論

根據上述研究結果，可得出如下兩個方面的研究結論：（1）與側喂擠出材料PP-30G2比較，直接擠出材料PP-30G1中玻纖經過的螺桿長度以及剪切等方面的作用較強，PP材料中玻纖長度較小;而長纖擠出材料PP-30G3中的玻纖經過的螺桿長度與剪切作用，與PP-30G2比較接近，而包覆蓋法玻纖材料PP-30G4長度最大。（2）超高粘度增強PP材料的翹曲度要顯著大于原材料樹脂，材料的翹曲度與玻纖長度存在一定的關系，當玻纖含量一定時，玻纖長度越小，翹曲度水平則越大;反之，則翹曲度水平越小。

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