聚丙烯复合材料性能测试和分析10000字

聚丙烯复合材料性能测试和分析

目录

聚丙烯复合材料性能测试和分析.......................1

摘要............................................-...............................1

(1)聚丙烯的光引发接枝反应..................................................1

(2)麻纤维/聚丙烯复合材料的制备.............................................2

(3)麻纤维/聚丙烯复合材料的性能分析..........................................2

第一章文献综述...................................2

1」弓I言.......................................................................2

1.2课题的来源与选题衣据......................................................2

124(1)紫外光简介及应用.......................................................6

1.3实验的影响因素............................................................6

1.4课题的理论依据............................................................6

1.5课题的国内研究现状........................................................7

1.6课题的意义和目的..........................................................8

第二章实验部分....................................8

2.1实验原材料................................................................8

2.2实验仪器..................................................................8

2.3实验内容..................................................................9

第三章结果与讨论..................................11

3.1接枝前后的红外光谱对比分析...............................................11

3.2界面剂含量对复合材料力学性能的影响.......................................12

3.3界面剂对复合材料结晶行为的影响...........................................14

3.4界面剂对复合材料维卡软化温度的影响.......................................16

3.5界面剂对复合材料吸水性能的影响...........................................16

结论与展望.........................................17

摘要

聚丙烯是一种应用广泛的大品种通用塑料,传统聚丙烯复合材料通常以无机

粉体、碳纤维和玻璃纤维等为增强体，而天然植物纤维赠强聚丙烯复合材料乂植

物纤维为增强体，这为聚丙烯复合材料的应用开辟了新的途径。天然植物纤维具

有来源丰富、价格低廉、可再生、可降解等优点⑷，但存在性能不均一、易吸

湿以及与基体树脂相容性差等缺点，在聚丙烯复合材料中的应用受到制约。

本又采用紫外光辐照的方法，制备此次用以作为界面剂的聚丙烯产物，与以

麻纤维为增强相，聚丙烯(PP)塑料为热塑性聚合物基体，制备麻纤维/聚丙烯复合

材料。主要内容包括：光引发接枝反应、麻纤维/聚丙烯复合材料的制备，复合

材料的性能测试和分析。

(1)聚丙烯的光引发接枝反应

将一定剂量的光引发剂占吨酮溶于少量乙醇，再将一定量的KH570、PP倒

入烧杯，用玻璃棒搅拌均匀。然后再将其全部置入大反应器中，使用真空泵对其

进行抽真空处理，当观察到乙醇有轻微地沸腾现象时即可。完全密封之后，：将大

反应器置入恒温水浴锅，并将温度设定为60C。最后将大反应器及水浴锅一并

置入紫外线固化箱中，并以400W的功率和进行2h的照射。

(2)麻纤维/聚丙烯复合材料的制备

分别称取定量的麻纤维、粒状PP界面剂、粉状PP界面剂和粒状PP基体(保

证每份样品的质量总和为30g),并将其均匀混合，平均分次置入转矩流变仪，

进行麻纤维/聚丙烯复合材料的制备。

(3)麻纤维/聚丙烯复合材料的性能分析

将加入了不同比例界面剂进行混炼的麻纤维/聚丙烯复合材料进行拉伸测试、

差示扫描量热分析、维卡软化温度测定、吸水性能测定，记录结果并进行对土分

析，得出结论。

由以上性能测试实3佥结果可以得出，光引发接枝得到的聚丙烯界面剂能提高

麻纤维/聚丙烯复合材料的力学性能，增加了基体结晶温度时的粘度，从而卷高

了复合材料的相对结晶度，降低了材料的软化性能，降低了材料的吸水性。

关键词：聚丙烯，天然植物纤维，复合材料

第一章文献综述

口引言

由于石化资源的日趋短缺，人们在不断寻找新能源、新材料以替代煤炭和石

油化工产品，以缓解或解决能源与资源危机。玻璃纤维和碳纤维复合材料在给人

类生活带来方便的同时，又给人类带来了资源短缺、回收利用及环境影响等新的

问题。利用生物质可再生资源开发环境友好绿色复合材料成为当前世界各国关注

和研究的热点之一r-力NVF增强PP复合材料是利用天然可再生植物纤维

与PP基体复合而成的一种新型复合材料。NVF是自然界最丰富的天然高分子

材料，自然界中每年生长的纤维素(以NVF的形式存在)总量多达千亿吨，远

远超过了地球上现有的石油总储量，在自然资源日见缺乏的今天，充分利用天然

植物纤维的潜力，发挥其独特的功能和特性，开发新的应用领域，是引人注己的

(45,

热点-O

以NVF增强PP树脂复合材料替代木材或坡璃纤维材料是日前天然植物

纤维综合利用的主要途径之一。随着全降解基体高分子材料的不断研究开发，用

NVF与全降解基体复合制成生物降解复合材料，如以纤维素、淀粉衍生物等天

然多聚穗为原料制备可生物降解树脂，再与NVF复合制备性能优良的全降解复

合材料，可应用于各种环保材料。本文系统地评述了NVF组成及其改性方法，

并综述了国内外关于天然植物纤维增强PP的性能，指出S该类复合材料存在问

题及发展的趋势。

1.2课题的来源与选题依据

聚丙烯(PolyPropylene,PP),是由丙烯聚合而制得的一种半结晶性热塑性

树脂。其作为一种高分子材料，具有优良的力学性能，较高的耐冲击性，机械性

质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，良好的化学稳定性等特点被广泛应用于汽

车工业、器械制造、日常用品等。但因其易被紫外线分解，易被氧化，不易接合

等缺点限制了普通聚丙烯在各个领域中进一步的应用。故对聚丙烯的改性，妍究

聚丙烯复合材料十分必要。

植物主要是由纤维细胞和其它部分杂细胞利用胞间层的物质相互连接组成

的，植物纤维是指使用不同的物理、化学、生物方法去除杂细胞后剩余的纤维细

胞。作为植物光合作用的产物，植物纤维是广泛存在于木本和草本植物中的一种

厚壁组织，其细胞细长，两端尖锐，具有中空结构和较厚的次生壁，壁上常有单

纹孔，成熟时一般没有活的原生质体，在植物体中主要起机械支撑作用，同时兼

具吸收和转移水分和营养物质，抵御外部非生物胁迫和生物攻击的作用。

1.2.1聚丙烯复合材料的种类

121.(1)玻璃纤维增强

坡璃纤维增强是指以聚丙烯为主体，玻璃纤线作为增强相，通过某种方式使

它们相互混合制成的复合材料，以达到强化聚丙烯某些物理性能。

通过对加入增容剂马来酸肝接枝聚丙烯(PPg-MAH)或聚丙烯接枝马来酸

酢与乙烯/辛烯共聚物(PP-g-POE-MAH)的含量，挤出工艺，玻纤长度等因素

的研究讨论⑻汽结果表明，PP-gMAH或PP-g-POE-MAH的加入都能使玻纤维增

强聚丙烯复合材料的机械性能得到显著提高；提高挤出温度可使其拉伸强度和悬

臂梁缺口弁出强度均提高L5倍左右；连续玻纤增强聚丙烯复合材料的力学性能

远大于短玻纤增强聚丙烯复合材料。

1.2.1.(2)天然纤维增强

在石化资源匮乏的如今，对天然资源的研究利用开发环境友好型产品已成为

当前世界关注的热点之一，而现在被广泛应用的聚丙烯在它众多优点的背后还有

着难降解，易被氧化，不易接合等缺点。故通过物理或化学方法将NVF进行改

性再与PP复合制得天然植物纤维增强聚丙烯复合材料，其性能将优于单纯的聚

丙烯材料1⑼、沈钮程等皿以四种不同的天然纤维(蔗渣、松木、稻草、稻壳)

作为增强剂，用聚丙烯作为热塑性聚合物基体，添加马来酸酎接枝聚丙烯(MAPP)

作为偶联剂，SEBS作为增韧剂，对复合材料性能进行研究，结果表明，天然纤

维赠强聚丙烯复合材料的静态力学强度除抗拉强度外均有所提高，随温度提高，

复合材料的储能模量降低，吸水性提高，添加MAPP和SEBS后吸水性有所下降

但耐水性有所上升等。

121.(3)无机填料填充

聚丙烯材料的耐热性较差，在稍高一点的温度就会影响其正常的工作。采用

无机材料如陶土、炭黑、碳酸钙、石膏、云母粉、赤泥、硅灰石、硫酸钢等物质

进行填充制成的复合材料可提高其(W热性，同时会对其力学性能有一定提高，大

大提高了聚丙烯的应用范围“2】。

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料是将PP-gMAH、PP和蒙脱土进行共混后熔融

挤出制得，产品经检测表明其力学性能较纯PP有所提高。与此同时以硼硅酸盐

质中空微球体进行填充可制得具有隔热等功能以及强度高、加工性能好的轻质复

合材料叫

122聚丙烯复合材料的前景

普通聚丙烯材料因其自身的缺点无法满足如今众多产品对于材料的要求，这

就使聚丙烯复合材料的研究有着十分广阔的前景。有人就以六钛酸钾晶须作为填

料制作复合包装材料[14],还有人以聚丙熔为主体制成塑钢纤维[15],该材料具

备钢筋、钢纤维的外型、功能，同时又有合成软纤维的优点。可用来替代传统钢

筋网、钢纤维，而建设成本更加经济。随着人们对PP的深入研究，更多的性能

更优异的复合材料将会被制作出来，给人们带来的好处也会越来越多。

123植物纤维概论

123（1）植物纤维

植物纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，三者含量为50%〜95%,

因材种而异，还含有少量其他组分，如表2所示。在纤维的所有组分中，木质

素是高度支化的聚合物，木质素与半纤维素一起体为固定纤维素的基质。纤维素

的基本结构为细长杆状，沿纤维长度方向排列。半纤维素具有较低的分子量，表

现为塑化基质。纤维素强度大、结晶性好、稳定性好，而半纤维素为非晶态，结

构随机，应力小，易水解。木质素和纤维素、半纤维素通过化学键结合成的结构

称为木质素-碳水化合物复合体（LCC）,影响着植物纤维的性能、结构和形态。

植物纤维细胞之间的结构称为胞间层，主要由木质素、半纤维素和少量的果胶质

构成，在木材木质部笔木质化严重的部位，胞间层木质素含量特别高。如图皿

所示，纤维初生壁的厚度般在0.1〃m左右，主要成分为木质素、半纤维素和

果胶质。次生细胞壁是纤维细胞的主体，通常分为三层（SI、S2和S3）,如便1,

厚度为5〜10〃m左右，以S2层为主体，约占细胞壁的80%,与初生细胞壁一样，

次生细胞壁也由纤维素和各种半纤维素组成，但由于疏水多酚木质素的存在，次

生细胞壁的含水量较低。次生细胞壁具有高轴向刚度、抗倒塌和抗爆裂能力，对

纤维的形状和性能有着重要的影响。在次生细胞壁中，16个纤维素大分子通过

氢键连接成微纤丝,然后微纤丝依靠木质素和半纤维素通过化学键结合形成一定

的长度和厚度，微纤丝的角度随品种、成熟度、细胞壁位置和生长速度的不同而

变化。与初生细胞壁相邻的是一层称为S1层，它具有大角度的横向微纤丝，SI

层作为加强层，防止细胞过度的径向膨胀和旋转。中间S2层的微纤丝角（微纤

丝与纤维轴的夹角）最小，纤维素含量最高，对纤维刚度有决定性作用，由于

S2层的微纤丝角排列整齐，纤维在应力作用下会轻微旋转，而木质素的橡胶性

质可以使这种应力能量耗散。内部S3层也有横向定向的微纤丝，在静电力的作

用下可以避免侧向坍塌“6,⑺。混

表1植物纤维的组成成分

名称成分

由D-叱喃式葡匐糖状经I,4平件键连接而成的线性高分子化合物，

纤维索其基本结构单元为纤维二糖，聚合度通常高于1000,不溶于水、稀酸、

稀碱。

由多种糖基、糖醛酸基组成，并且分子中往往带有支链的复合聚犍的

半纤维素总称，作为填充在纤维之间和微细纤维之间的“粘合剂”和“填充剂”,

是无定形物质。

由一系列的苯丙烷单元逋过魅键、碳破健连接而成的具有三维网状立

木素体结构的芳香族高分子化合物，是填充在胞间层及微细纤维之间的

“拓合剂”和“填充剂”.

主要包括无机盐、植物碱、单宁、色素、淀粉、果胶质、出醇、蜡质、

抽出物脂肪、脂肪酸、树脂酸、芾烯类化合物等。

灰分由多种呈氧化态的矿物质元索组成.

图1植物纤维的结构8

123⑵植物纤维的研究现状

植物纤维作为自然界储量最多的可持续发展资源，具有生物相容性好、可降

解、可再生等优点。与传统的陶瓷、金属材料相比，植物纤维长径比大、重量轻、

强度大、无磨蚀性、高电阻、可回收、可加工、隔音性能良好、成本低，在功能

材料、室内装潢、建筑材料、化工、食品、服装、医药、组织工程、造纸、燃料

乙醇、废水处理等领域有重要的应用价值口7,18]

124紫外交联技术概述

124(1)紫外光简介及应用

紫外光是电磁波的一种，其波长比可见光短，比X射线长，波长范围在

l()0~400nm之间。由于其能量强于可见光，且具有一定的能量辐照效应，同时

又不属于高能射线(如X射线和〉射线)，处理制品后不会使产品带上放射性,

具备无污染、易控制、节省能源等优点。因此，从紫外光被发现以后得到了很好

很快的发展，在社会的各个领域得到了有效的利用［38］。特别是在一些发达国家,

辐照加工已形成了工业化的规模，辐照加工也有数十个项目，其中，辐照交联电

线电缆等绝缘材料是应用比重最大的，已经历经了4()多年的历史。经辐射交联

的聚氯乙烯料在短期内可以承受250七的高温。到20世纪90年代，世界各地

生产的辐射交联电线电缆的种类和规格累计已经达到1900多种［39］。

124(2)紫外辐照聚合物的研究现状

目前，对聚合物进行紫外辐照改性主要在交联反应、表面接枝、光降解等方

面应用较多，其中对置相引发辐照改性被广泛采用。这种方法在室温下进行，目

具有无溶剂污染，反应快等特点［40］。紫外交联概念首次被提出是1956年G.

Oster［4L42］发现了体系中如果有光引发剂存在的话,利用近紫外光就能够诱导聚

乙熔产生交联反应。光引发剂的加入能提高了处理试样的厚度，将材料的厚度从

0.3mm提高到3mm以上，其原因是二苯甲酮在受紫外光照射下，能夺取聚合物

碳链上的氢原了，快速生成大量自由基，将紫外光的作用得到了有效发挥，且由

于交联剂的桥架作用下，材料内部体系的交联速率大大提高。于志强等［46］对聚

丙烯粉末紫外光接枝马来酸肝来提高PP与增强纤维的界面强度，研究了马来酸

好含量、反应温度、光照时间、搅拌速率对接枝丞的影响，结果表明，接枝马来

酸酢时，其含量为2.5%、反应温度为30C、光照时间为3min时的接枝率最高，

而搅拌速率对接枝率的分散性影响较大。黄益威等［49］对紫外光辐照反应挤出制

备高熔体强度聚丙烯正行了研究，通过加入光分解促进剂二苯甲酮(BP)和交

联剂季戊四醇三丙烯酸酯(PETA),在计量段给另一定量的紫外辐照，制备出具

有支化交联结构的聚丙烯，有效提高了聚丙烯的熔体强度。

L3实验的影响因素

PP/NVF复合材料的性能主要影响因素有：NVF的种类、加入量、粒

度，NVF的表面改性等；目前PP/NVF复合材料的性能研究主要围绕在拉

伸强度、弯曲强度、冲击强度、耐候性及阻燃性能等方面，PP/NVF复合材

料冲击性能差，提高)卬击性能为研究重点之一。NVF作为填充料，对工业化生

产显然是填充得越多越好。但是由于树脂与植物纤维之间的相容性问题，植物纤

维材料的填充量必然存在一个最优值,植物纤维材料的尺寸对复合材料的性能也

有很大影响。

1.4课题的理论依掂

由于聚丙烯主链上含有叔碳原子,在紫外光的照射下很容易失去氢而形成叔

碳自由基，叔碳自由基不稳定，容易发生6断裂，形成两部分：一条链上为双键，

另一条上则含有自由基端基［50］。如图所示。

cHc3

^C^

cc

HH

C

I

C

H

紫外辐照引发聚丙烯自由及聚丙烯P-断链反应

由于在聚丙烯交联过程中需要大量的自由基，仅靠以上反应产生的自由基不

能进行交联反应，而占吨酮作为紫外光吸收剂，适量的掺入聚丙烯中，在紫外光

照射下，能够吸收紫外光引发产生聚丙烯自由基。如图所示。

在紫外光与占吨酮的作用下，会引发聚丙烯主链上产生大量的叔碳自由基。

自由基之间能够发生结合，生成支化或交联结构，但此过程可能会产生过量的自

由基，导致断链反应的速率快于自由基结合交联的速率，所以聚丙烯分子主琏不

断降解，分子量迅速下降，反应会往相反的方向进行。此时为了加快聚丙烯三由

基的交联反应速率，减少B•断链反应，需要加入多官能团单体来消耗自由基，

如KH570,这是有效的偶联剂。偶联剂的加入，会捕捉到自由基的活性中心，

起到架桥的作用将不同的聚丙烯链段交织到一起,从而发生一系列快速聚合反应,

生成具有三维网状结构的交联聚丙烯［52］。经过交联的聚丙熔材料具有优良耐高

温性、抗溶剂性，优异的电汽性能和明显增强的力学性能等。如图所示。

1.5课题的国内研究现状

目前，已有不少学者研究了很多种用于聚合物复合材料的天然纤维，例如：

甘蔗渣、竹纤维、棉杆、大麻、黄麻、洋麻、亚麻、剑麻、稻壳、稻草、松木蜡、

枫木、草、纸莎草、榔壳纤维、小麦、大麦、燕麦、木棉、桑树、香蕉纤维、酒

椰、菠萝叶纤维等。天然纤维与合成纤维相比有许多优势，包括密度小、成本低、

每年可再生、生物可降解性、原料数量庞大、比强度和模量较高、能源消耗减少、

环境友好。

沈银程㈤以四种天然植物纤维（蔗渣、松木、稻草、稻壳）作为增强剂，

以回收的聚丙烯（PP）塑料作为热塑性聚合物基体，添加马来酸酢接枝聚丙烯

（MAPP）作为偶联剂，SEBS（聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯）作为碧韧

剂，通过注射成型工艺制成天然纤维复合材料，研究纤维种类及偶联剂对天然纤

维复合材料性能的影响。

沈晓梅如研究了玄武岩纤维芒麻纤维复合板材的生产工艺、工艺参数，优

化了复合板材性能。

李正红阳研究了竹纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能、热学性能、加工

性能，采用电镜扫描分析了复合材料的界面及其微观结构。用多元统计分析中的

主成分分析法，合理地确定竹纤维增强聚丙烯复合材料多项性能指标兼优的最佳

纤维含量。

1.6课题的意义和目的

植物纤维复合材料具有植物纤维和高分子材科两者的诸多优点，能替代木材,

可有效地缓解我国森林资源贫乏、木材供应紧缺的矛盾。其应用范围非常广泛，

主要应用在建材、汽车工业、货物的包装运输、仓贮业、装饰材料及日常生活用

具等方面。由于植物纤维的可再生性、可被环境消纳性，所以植物纤维复合材料

是一种极具发展前途的绿色环保材料,其生产技术也被认为是一班有生命力的创

新技术。研究和开发植物纤维复合材料的意义主要是这类材料具有人类亲和性、

环保友好性和可持续发展性。开发植物植物纤维复合材均，可以拓宽植物纤维的

应用范围发展以植物纤维为基础的高新技术产业，提高农副产品的附加价值，对

促进我国农业的发展有着十分积极的意义。总之，研制植物纤维复合材料，既能

利用丰富的天然资源，开辟结构材料的新品种，又有利于环境保护、生态平衡和

节约能源，具有较重要的社会意义和科学价值。同时以植物纤维为研究对象开展

的木塑复合材料的研究为我国新型材料的发展提供理论基础和新的实践经验。

第二章实验部分

2.1实验原材料

药品名称生产厂家

占吨的市售

甲醇（分析纯）天津市富宇精细化工有限公司

KH570（分析纯）南京能的德新材料技术有限公司

聚丙烯茂名市实华东成化工有限公司

实验药品表

2.2实险仪器

仪器名称仪器型号生产厂家

紫外高压汞灯PLS-LAM500北京畅拓科技有限公司

冷阱QW220/石英材质北京畅拓科技有限公司

真空循环水泵SHZ-D(HI)巩义市予华仪器有限公司

索氏抽提器500ml沈阳市华侨坡璃仪器厂

扫描电子显微镜JSM-6360LV日本日立公司

XLB-&400*400*2

平板硫化仪青岛环球机械股份有限公司

E

转矩硫化仪XSS-300上海科创橡塑机械设备有限公司

差示扫描量热分析仪DSC-7美国TA公司

傅里叶红外光谱分析仪NicoletiS10赛默飞世尔科技

实验仪器表

2.3实验内容

2.3.1光引发接枝反应

将一定剂量的光引发剂占吨酮溶于少量乙醇，再将一定量的KH570、PP倒

入烧杯，用玻璃棒搅拌均匀。然后再将其全部置入大反应器中，使用真空泵对其

进行抽真空处理，当观察到乙酹有轻微地沸腾现象时即可。完全密封后，将大反

应器置入恒温水浴锅，并将温度设定为60Co最后将大反应器及水浴锅一并置

入紫外线固化箱中，并以400W的固定功率进行额定时间2h的照射。

I、占吨酮卜-

IKH570卜华PP混合物薪金界面剂.

X___________J

PP

光引发接枝反应流程图

2.3.2复合材料的制备

称取11份12g剪碎的麻纤维,9g、6g、4.5g、3g、1.5g、0.75g（分别对应

含量为75%、5（）%、37.5%、25%、12.5%、6.5%）接枝后的粒状PP界面剂和3g、

2.25g、1.5g、0.75g（分别对应含量为20%、15%、10%、5%）接枝后的粉状PP

界面剂，分别将1份麻纤维、1份界面剂和适量基体（保证每份样品的质量急和

为30g）均匀混合，平均分次置入转矩流变仪，进行麻纤维/聚丙烯复合材料的制

备。

植物纤维粉末

挤出造粒注射成标准试样性能测试

PP

图3复合材料制备流程图

2.3.3红外测试

将经过光引发接枝得到的聚丙烯界面剂置入真空循环水泵，洗去表面杂质,

再将聚丙烯界面剂进行干燥，然后将平板硫化仪预热到190C,再取适量界面剂

置入预热好的平板硫化仪，将界面剂压成厚度合适且可透过光的薄膜，置入红外

光谱议并进行测试。

2.3.4拉伸性能测试

使用）中片机将不同界面剂含量的麻纤维/聚丙烯复合材料分别压出5条I型样

条，再使用游标卡尺按对裁切后的PP片进行测试段长度和厚度的测量，将试样

对称并垂直地夹于上下夹持器上，开动机器，拉伸试样。记录不同试样的抗拉强

度和断裂伸长率。

2.3.5差示扫描量热测试

将粉状界面剂含量为10%的麻纤维/聚丙烯复合材料切成细小颗粒巧，称取

3mg左右的试样放入t甘堪中，将t甘摒盖好，用压片机制备样品。同时制备一个不

含有界面剂的麻纤维/聚丙烯复合材料样品t甘坂作为对比。在力温速率为每分钟

10C的条件下加热到200C,保温3min以消除热历史；然后在降温速率为每分

钟10C的条件下降温至20C,保温3min;然后在升温速率为每分钟10C的条

件下加热至200Co

237维卡软化点测试

分别将界面剂含量为10%的和不含界面剂的复合材料制成lOmmxlOmmx

3mm的样品，并以每小时上升100℃的速率测定样品的维卡软化温度。

2.3.8吸水性能测试

分别将界面剂含量为10%和不含界面剂的试样进行称重，精确至o.oooig,

然后将分别将其浸入装有蒸储水的容器中，试件表面低于水面5cm,温度为室温,

时间间隔为24h。24h后将试样取出并再次迸行称重，精确至0.0001g。

第三章结果与讨论

3.1接枝前后的红外光谱对比分析

粒状空白PP

接枝后粒状

波数(cm"(-1))

图8接枝粒状PP与空白粒状PP的红外线对比图谱

图中，红线为反应前粒状PP的红外线谱图，蓝线为接枝后粒状PP的红外

线谱图。已知1728c和1261cM-分别为酯类C=0伸缩振动和脂类C-O-C不

对称振动的特征峰；1087c〃「、8005「分别是Si-0-C的伸缩振动和Si-0-C的

变形振动，这4个峰为KH570的特征峰。如图所示，图中蓝线较红线分别在

1728.56CV〃T、1256.63c〃/、1092.34C7〃T、8O8.82C“T处多了峰。由此可以得出,

在紫外光福照和光引发剂、偶联剂的共同作用下，发生了接枝反应。虽然本次接

枝结果中4个特征峰不够明显，但相较于以前的接枝结果比较理想，决定将其用

于混炼。

粉状空白pp

接枝后粉状

(

％

)

树

勿

股

01000200030004000

波数(cm7-D)

图9接枝粉状PP与空白粉状PP的红外线对比图谱

实验现象：试验结束后冷颈较易拔出

图中，蓝线为反应前粒状PP的红外线谱图，江线为接枝后粒状PP的红外线

谱图。如图所示，图中红线较蓝线分别在1728.805尸、1256.34c"i、1091.945尸、

808.91处多了峰。由此可以得出，本次接枝效果比较理想，可以将其用于混

炼。虽然本次接枝结果中4个特征峰不够明显，但相较于以前的接枝结果比较理

想，决定将其用于混炼。

3.2界面剂含量对复合材料力学性能的影响

本次复合材料配方中麻纤维的添加量均为40%(样品总量为30g,麻纤维即

为12g)。

01---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

01020304050607080

界面剂含斑：（％）

抗拉强度（MPa）--------断裂伸长率（％）

界面剂含量（％）抗拉强度（MPa）断裂伸长率（％）

7520.119.4

5()19.449.6

37.518.7912.9

2522.4511.1

12.52L976.7

6.520.887.8

抗拉强度（MPa）--------断裂伸长率（％）

界面剂含量（％）抗拉强度（MPa）断裂伸长率（％）

2028.8911.3

1523.458.7

1025.5911.6

522.9611.7

021.624.0

表14纯PP样品拉伸数据（不含麻纤维）

在PP中加入麻纤维共混改性后复合材料的力学性能下降，而且它们的平均

抗拉强度和平均断裂伸长率不稳定,原因可能是麻纤维表面有许多杂质（木质素、

果胶和其他提取物），与聚丙烯混合时，这些杂质不利于PP渗入黄麻纤维表面形

成结合界面，将会降低PP与麻纤维之间的界面粘合效果。其二是由于天然植物

纤维的密度较小，植物纤维在体系所中占体积比噌大，PP相对含量减小，承力

部分减少，材料的拉伸强度降低。另外，麻纤维的加入会使复合材料中产生纤维

凝聚现象，引起应力集。使材料产生缺陷的几率增大。同时，随着粉状界面剂比

例的增加，复合材料的力学性能成上升趋势。主要原因是紫外辐照作用使材料体

系内产生了适度交联的结构，随着交联度的增加，PP分子间的缠结会增加，分

子结构也由之前的线型变成网状分子，形成交联结构后，分子链间的运动需要更

多的能量,在较小的力的作用下往往不易发生在的形变，致使材料拉伸强度增强。

而随着粒状PP复合材料比例的增加，复合材料的力学性能上升得并不明显，究

其原因可能是因为紫外光照射时，粒状PP的接触面积不如粉状PP的接触面积

大，所以粒状PP内部并没有得到充分反应，因而混炼时影响了实验结果，所以

得到的复合材料的力学性能也并无显著提高。

3.3界面剂对复合材料结晶行为的影响

10C/min升温速率下空白PP与的DSC熔融曲线

0.0

斐技lOSpp.001

空白pp.001

-25-----—

,406080100120140160180200

向下放虺温度（°C）UaiwersalV4.5ATAInsiruoenis

10C/min降温速率下空白PP与的DSC熔融曲线

通过在中画结晶曲线，如图和图，可以求得四种天然纤维复合材料的结晶特

征参数，详见表和表。需要计算的降温速率下的特征温度有：起始结晶温度几和

结晶终止温度心，结晶峰值温度〃为曲线峰值所对应的温度，可以直接在结晶

曲线中获得。在结晶曲线的最小斜率处，也就是曲线的最小值的温度在曲线上的

对应点处的切线，与上斜率为处切线的交点，即为起始结晶温度。同理，是结晶

曲线的最人斜率处的切线与上斜率为处切线的交点。

△乩卬

样品〃(:C)。（匕）小匕）AT(t)At(min)xr(%)

(J/g)

PP125.8121.1115.110.71.0742.5720.56

1()%P

123.9120.0113.810.11.0145.1821.82

P

结合图和表可知，和四种天然纤维复合材料的结晶区间在113c〜125C）与

纯塑料相比，添加了天然纤维之后，复合材料的结晶起始温度、结晶峰值温度和

结晶终止温度都变大，最大相差约2七°这说明天然纤维复合材料从高温熔融状

态冷却的过程中，比纯PP后开始结晶并达到结晶状态，从而增加了结晶时间。

从表中可以看出，天然纤维复合材料的相对结晶度明显高于PP的。添加了天然

纤维之后，材料的相对结晶度显著提高，添加麻纤维后，复合材料相对结晶度增

加了。这可能是由于植物纤维中含有约的纤维素，而纤维素中又含有结晶区，从

而增加了结晶区在整个复合材料晶体中的比重，导致相对结晶度的增加。也有可

能是由于纯熔融时的流动性较高（熔融指数为4.8g/10min）,天然纤维的加入增

加了基体结晶温度时的粘度，从而提高了复合材科的