注塑成型BF/PP竹纤维复合材料力学性能和吸水性研究

采用热模压成型和注塑成型两种加工方式制备了竹塑复合材料,探究了相关成型工艺参数对BF/PP力学性能的影响;随后探讨了竹纤维含量对BF/PP性能的影响,得出了以下主要结论:

(1)热模压成型正交试验结果表明,影响BF/PP弯曲和拉伸性能的主要因素为单位压力和热压温度,而热压时间对材料的力学性能的影响较小。因此,从产品成本和性能两方面综合考虑,确定最佳热压工艺参数为单位压力3MPa,热压温度190℃,热压时间5min。

(2)注塑成型正交试验结果表明,保压时间对BF/PP的拉伸和弯曲性能影响较小,对BF/PP力学性能的影响起主导作用的是料筒温度和注塑压力。保持注塑压力为4～5MPa、料筒温度为195℃、保压时间为10s时制备的复合材料综合性能最佳。由于注塑成型的试样各项力学性能明显优于热模压成型,因此后续实验采取注塑成型的方式制备BF/PP。

(3)竹纤维含量对BF/PP力学性能影响显著,当纤维添加量为40%时材料的力学性能最佳,其拉伸强度达到27.94 MPa,弯曲强度高达45.77 MPa,较纯聚丙烯的强度分别提高了19.1%和49.0%,而拉伸模量和弯曲模量则更是提高了88.30%和175.8%。

(4)从拉伸断面形貌观察到,竹纤维在聚丙烯基体中分散较为均匀,当纤维添加量达到40%时开始出现团聚现象。当竹纤维含量为20%～30%时,纤维与基体结合紧密,均处在基体的包裹中,两相界面模糊,界面相容性理想。(www.zuozong.com)

(5)BF/PP的吸水性随纤维含量的增大而增强,吸水饱和时间也随纤维含量的增加而增长。

(6)热重分析表明,竹纤维的加入降低了材料的热稳定性,使材料在较低的温度下开始分解,BF/PP的残炭率随着纤维含量的增加而增大。

(7)DSC分析结果表明,竹纤维在聚丙烯中有异相成核作用,加入竹纤维后,材料的结晶温度上升明显,熔融温度变化不大,熔融焓和结晶焓均随纤维含量的增大而增大。