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玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究
| 论文题名： | 玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究 |
| 关键词： | 聚丙烯复合材料;玄武岩纤维;增强增韧改性;弹性体 |
| 摘要： | 本文根据聚丙烯(PP)在汽车用树脂上的广泛应用与实际需要，对其进行增强与增韧改性的研究。采用新型环保纤维材料玄武岩纤维(BF)对聚丙烯进行增强改性，采用以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌的线性三嵌共聚物(SEBS)、乙烯-丙烯-非共轭二烯烃的三元共聚物(又称三元乙丙橡胶，EPDM)、聚烯烃弹性体(POE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)四种弹性体对聚丙烯进行增韧改性，并且通过加入相容剂(PP-g-MAH)来改善聚合物之间的相容性。 通过融熔共混的方法分别制备了PP/BF复合体系、PP/PP-g-MAH/BF复合体系以及PP/PP-g-MAH/弹性体/BF复合体系，之后对每种不同玄武岩纤维含量的相同复合材料体系以及不同组分的复合材料体系进行了拉伸、冲击实验，通过扫描电子显微镜(SEM)实验观察其缺口冲击断面形貌，研究复合体系的力学性能机理:采用差示扫描量热仪(DSC)对复合材料的非等温结晶行为进行分析，运用结晶动力学理论研究复合体系的结晶性能及机理;运用偏光显微镜(POM)研究复合材料的球晶生长状况和球晶形态;应用X射线衍射仪(XRD)研究复合材料的晶体结构;通过热重实验(TGA)分析复合材料的受热失重情况，研究复合材料的热稳定性能。 通过力学性能研究表明:PP/BF复合材料随着BF含量的递增拉伸性能提升显著，经对比10％BF含量的不同组分复合材料力学性能可知，弹性体与相容剂的加入提高了复合材料的拉伸与冲击等的力学性能，其中加入弹性体EPDM的拉伸强度最大，加入弹性体POE的冲击韧性最好。 通过对非等温结晶行为的研究表明:随着冷却速率的增加，结晶速率增大，结晶温度降低，熔融温度降低。相比于纯PP来说，BF的加入促进了复合材料的结晶性能，使结晶温度提高，结晶速率提高，相容剂PP-g-MAH对复合体系的结晶性能影响不大，弹性体的加入促进了结晶性能。通过POM图片可以看到，10％BF含量的复合材料，弹性体促进复合材料的成核，EPDM和EVA对促进结晶的性能最明显，球晶在单位时间内结晶速率加快，成核速率加快，球晶边界模糊。从XRD曲线可以看出，相容剂与弹性体对复合材料的晶体结构无明显影响，在BF的加入后，复合体系出现了微量的β晶型。从TGA曲线可以得出结论，弹性体的加入增加了复合材料的热稳定性，加入弹性体EVA的复合体系耐热性能最佳，加入弹性体EPDM的复合体系其次。 |
| 作者： | 吴超 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 梁继才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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