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(yōu)等方面的優(yōu)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(yōu)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?；钴S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(yōu)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(yōu)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(yōu)點，常常被用于汽車、電器、化工以及建筑等方面的行業(yè)。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(yè)的不斷發(fā)展，對PP的各項性能提出了全新的、更高的要求。然而，若要優(yōu)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(fā)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。

參考文獻：

[1]侯菊紅.聚丙烯注塑制品翹曲變形的研究[J].家電科技，2009（11）：52-53.

[2]胡帥領，白時兵，王琪，等.玻纖增強共聚聚丙烯高性能化的研究[J].塑料工業(yè)，2011，39（3）：56-63.

[3]汪克風，呂家杰，劉珍元，等.玻纖增強PP復合材料的研究[J].廣東化工，2013，40（3）：1-8.

[4]張勇，鄧益民.薄殼注塑件翹曲變形的優(yōu)化[J].輕工機械，2009，27（4）：18-22.

[5]張寧，李忠恒，陶宇，等.長玻纖增強聚丙烯復合材料的研究[J].塑料工業(yè)，2006，34（12）：29-32.