相容劑對碳纖維增強聚丙烯復合材料性能的影響

楊廣林， 何 敏， 劉玉飛

(1. 貴州城市職業學院 機電學院， 貴陽 550025； 2. 貴州大學 材料與冶金學院， 貴陽 550025)

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碳纖維(CF)材料在體育用品、新能源風能葉片、航空航天部件、高端汽車部件等各個領域都有廣泛的應用[1-3]。CF材料有輕質量、高比強度、高比模量、耐高低溫、抗化學腐蝕、低電阻、高導熱、低線膨脹系數、耐疲勞、低摩擦因數等諸多優點，但CF高昂的價格讓消費者望而卻步。我國存在CF高端產品缺乏、中低端產品成本過高等問題。將CF材料低成本化除了通過優化生產工藝，打破技術瓶頸等以外，還需要增加CF的使用場景，除了將CF作為預浸料進行模壓成型外，還可以將其作為注塑制品的改性材料進行應用。CF的表面呈現化學惰性，缺乏有化學活性的官能團，表面化學成分與基體樹脂不同，與基體的浸潤性差，導致其與基體的界面結合性能弱[4-5]。馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)可以提高聚丙烯(PP)基體與CF的相容性[6]，添加PP-g-MAH相容劑可改善兩者的界面[7]。在PP分子鏈上接枝馬來酸酐(MAH)基團后，所得PP-g-MAH與羥基(—OH)具有更好的反應活性，能提高斷裂延伸率、沖擊強度這2項力學性能指標[8]；另外，在PP 分子鏈上接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)引入環氧基后，所得甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚丙烯(PP-g-GMA)與CF表面的環氧樹脂產生氫鍵，也可以增加界面粘接力[9]。采用電泳沉積碳納米管或氧化石墨烯也能進行CF界面改性[10]，同時很多學者也通過更改上漿劑來提高相應基體的相容性[11-12];但這些方法還只是停留在實驗室階段，不能大規模產業化應用。……