對天然材料纖維、聚合物纖維、纖維組合材料及連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料的研究近況進(jìn)行了綜述,并對它們進(jìn)行了展望。
聚丙烯(PP)是一種成本低、性能優(yōu)異、用途廣泛的高分子聚合物材料。在通用塑料工程化的研究和開發(fā)中,PP是最具有發(fā)展?jié)摿Φ牟牧现?。通過玻纖增強改性的PP復(fù)合材料,在性能價格方面高于常用的聚酯、尼龍、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(ABS)等工程塑料,因此具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,成為目前應(yīng)用廣泛的樹脂基復(fù)合材料。但是,它們?nèi)杂鞋F(xiàn)實性的不足:(1)價格相對較高(與植物纖維相比);(2)回收再利用困難,會造成環(huán)境污染;(3)成型加工相對困難;(4)為滿足某一特定性能的要求,還必須用纖維的組合增強;(5)在短切纖維粒料
滿足不了力學(xué)性能要求的場合,還必須使用長纖維增強。而植物纖維、聚合物纖維、長玻璃纖維、針狀填料增強PP復(fù)合材料,不僅具有纖維增強PP材料的普遍優(yōu)點,而且還具有一些普通玻纖增強PP復(fù)合材料無法比擬的優(yōu)勢。
植物纖維價廉易得,具有生物降解性,其高填充量的增強PP復(fù)合材料具備一定的環(huán)境相容性,是一種可減輕白色污染的新材料,還可提高材料對人體的親和性。同時這類纖維大多來自其他產(chǎn)業(yè)(尤其是紡織工業(yè)與木材加工業(yè))的廢、副產(chǎn)品,不僅價格極其低廉,而且還具有極好的社會效益與經(jīng)濟效益。植物纖維加入PP中,在提高材料的剛度、強度的同時,但也會導(dǎo)致脆性增加、相容性不好及其他性能(如耐水性、流動性等)變壞,故需進(jìn)行增韌、增容和改性等。目前,所使用的植物纖維,有劍麻纖維、苧麻亞麻纖維、黃麻纖維與木纖維等。另外,也有使用蛋白質(zhì)纖維的,如蠶絲等。
劍麻纖維(SF)由于其吸水性,通常與憎水性的聚烯烴不相容,導(dǎo)致了界面鍵合較弱而限制了SF在基體中的良好分散。表面接枝改性可提高界面相容性,使用聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA)表面接枝SF來增強PP,可增強PP與SF之間的作用力,改善材料的熱穩(wěn)定性,提高PP的模量和韌性,誘導(dǎo)p晶型PP的生成,提高PP相的結(jié)晶度,降低無定型PP的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度‘1]。用馬來酸酐接枝PP、氫氧化鈉、異氰酸鹽、芐基氯化物和高錳酸鉀對纖維進(jìn)行處理同樣可改善界面的相容性。使用等離子體氧處理體系也可改善PP的抗沖擊性。
對于木纖維增強PP加入三元乙丙橡膠(EPDM)進(jìn)行增韌,可在高木纖維含量下基本保持純PP的力學(xué)性能;對于木纖維一般采用馬來酸酐接枝PP(PP -g- MAH)做相容劑,可有效地增加基體與木纖維之間的粘合作用‘5]。苧麻纖維也一樣,存在纖維與基體間的界面結(jié)合性不好的問題,可以利用界面改性來改善,從而提高性能。蠶絲纖維用于PP的增強時,經(jīng)馬來酸酐接枝PP改性的絲纖維增強PP復(fù)合材料,其懸臂梁沖擊值與玻纖增強PP的一樣,且其拉伸強度與彈性模量也會隨著絲含量的增加而提高。對于黃麻纖維增強,纖維的長度和分散很重要,如果纖維分散好,纖維長度也適當(dāng),可獲得高強度復(fù)合材料;纖維的吸濕性也很重要,如果纖維吸潮,則材料的性能將急劇下降。
資料下載: 特殊纖維增強聚丙烯復(fù)合材料研究進(jìn)展.pdf