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剪切对纤维增强聚丙烯复合材料结构与性能的影响 郭敏 赵代国 杨红 张琴 杜荣昵 傅强 （四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室 成都610065 E-mail:qiangfu@scu.edu.cn ） 关键词： 纤维 聚丙烯 剪切 纤维增强聚丙烯是实现聚丙烯工程化和高性能化的重要方法之一，其核心 问题是解决纤维与聚丙烯的界面作用，控制纤维在基体中的分散和取向排列。目 前的研究工作大都局限在研究聚丙烯或纤维改性以提高纤维与聚丙烯的界面作 用，从而实现纤维在聚丙烯中良好和均匀分散。而对于通过成型加工中剪切应力 来控制纤维增强聚丙烯复合材料的形态和性能报道很少。本论文采用自制的动态 保压注射装置，在注塑保压冷却阶段引入剪切力场，控制纤维在聚丙烯基体中的 分散、取向，而实现聚丙烯材料的工程化。 以聚丙烯(T30S 新疆独山子石化公司)和马来酸酐接枝聚丙烯（PP -MA,接 枝率0.9wt ％，中蓝晨光化工研究院）质量比90/10 为基体，分别选用玻璃纤维 （EC11-2400,北京251 厂）和碳纤维 （T-300,日本东丽公司）作为分散相，挤出 造粒后，在注塑成型阶段引入剪切作用，研究剪切力对体系结构与性能的影响。 施加剪切作用得到的样条为动态样条，从外至内分为皮层、剪切层、芯层；未施 加剪切力的是静态样条，分为皮层和芯层。 结果表明，力学性能如表1，未施加剪切作用时，拉伸强度随纤维含量的增 加而稍有增加，而施加剪切作用后，试样的力学性能相比有大幅提高，当玻璃纤 Table.1 The mechanical properties of PP/fiber composites Tensile strength Impact strength Composite wt ％ Specimen （MPa ） （KJ/m2 ） parallel vertical parallel vertical 90/10/0 static 39.09 37.28 3.33 2.7 dynamic 42.63 37.66 4.78 2.06 85/10/5 static 39.08 39.42 2.87 2.53 dynamic 45.89 32.18 3.72 2.08 PP/PP-MA/GF 81/9/10 static 42.56 42.56 3.08 2.94 dynamic 50.71 32.71 4.31 1.66 63/7/30 static 42.23 30.56 4. 19 3.29 dynamic 58.06 26.99 5.66 1.83 85/10/5 static 48.04 45.30 3.22 3.21 PP/PP-MA/CF dynamic 57.43 41.21 3.91 2.00 维含量为 30％，拉伸强度从静态的42.23MPa 提高到了动态样条的 58.06MPa 。 碳纤维相对玻璃纤维的增强效果更好，含量5％就从48.04MPa 达到了57.43MPa， 相当于玻璃纤维含量30％的强度。 扫描电镜观察结果如图 1 和图 2 所示，未施加剪切力作用时，纤维与基体 有一定的结合，但在基体中分布较乱，剪切作用后纤维的取向度