玻璃纤维/聚丙烯复合体系中界面结晶形态结构研究

摘要

纤维(如玻璃纤维、PET纤维等)对半晶聚合物具有成核作用，诱导结晶，通常形成横晶层。纤维与热塑性聚合物组成的复合材料的性能很大程度上取决与聚合物基体的结晶形态，而玻璃纤维由于其表面缺乏活性基团，导致玻璃纤维与基体树脂的界面结合强度低，层间剪切强度小，最终影响了复合材料力学性能的发挥，这在一定程度上限制了这种复合材料的应用。玻璃纤维增强聚合物复合材料的宏观力学性能又是由复合材料的微观结晶形态及结构决定的。因此研究玻纤对聚合物结晶的影响对共混复合材料力学性能的优化具有重要的意义。
　　 本文正是通过采取各种不同方法对玻璃纤维进行表面处理及对聚丙烯基体的改性来改善玻纤和聚丙烯基体的界面粘结强度，采用示差扫描热量仪(DSC)研究了不同表面处理的玻纤/聚丙烯复合材料的非等温结晶特性，考察了降温速率对玻纤/聚丙烯复合材料非等温结晶性能的影响。并利用偏光显微镜(PLM)观察了不同表面处理的玻纤和改性聚丙烯对玻纤/聚丙烯复合材料的等温结晶行为和结晶结构的影响。从本论文可以得出如下主要结论：
　　 (1)利用偏光显微镜可以直接的观察出玻璃纤维对聚丙烯有良好的结晶成核作用，特别是表面偶联剂(KH550)处理的玻纤在经过马来酸酐改性的PP基体中，诱导PP在玻纤周围结晶生长，并形成横晶。
　　 (2)随着降温速率的增加，玻纤/聚丙烯复合材料的放热结晶峰的峰形逐渐变宽，并且向着低温方向逐渐移动。
　　 (3)玻纤/聚丙烯复合体系中界面结合的性质对形成横晶有很重要的影响，当界面为简单的物理性结合时很难形成横晶，反之当界面形成了很牢固的化学键时就出现了横晶层。
　　 (4)结晶温度对于是否形成横晶及横晶类型有明显影响，且在玻纤表面形成横晶所需要的成核密度也不一样，只有在适当的温度范围内，基体在玻纤表面成核密度较高，而在基体中较低时，横晶才能顺利生长。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 聚丙烯/玻璃纤维复合材料界面结晶形态研究现状

1.1.1 聚丙烯的结晶形态和晶型研究

1.1.2 玻纤增强聚丙烯的结晶动力学及形态研究进展

1.2 玻璃纤维/聚丙烯界面横晶的研究现状

1.2.1 横品的概念

1.2.2 横晶形成的机理

1.2.3 横晶对于聚合物结晶性能及力学性能的影响

1.3 玻璃纤维的表面处理技术研究进展

1.3.1 热处理(纯化处理)

1.3.2 酸碱刻蚀处理

1.3.3 偶联剂处理

1.3.4 等离子体表面处理

1.3.5 稀土元素处理

1.4 本课题主要工作

2 玻璃纤维/聚丙烯复合体系等温结晶形态研究

2.1 实验部分

2.1.1 原料及仪器

2.1.2 试样制备

2.2 偏光显微镜观察

2.3 结果与讨论

2.3.1 玻璃纤维表面处理对结晶形态的影响

2.3.2 聚丙烯基体改性对结晶的影响

2.4 结论

3 玻璃纤维/聚丙烯复合体系非等温结晶形态研究

3.1 实验部分

3.1.1 试样制备

3.1.2 偏光显微镜观察

3.1.3 非等温DSC测试实验

3.2 结果与讨论

3.2.1 在非等温结晶下玻璃纤维表面处理对结晶的影响

3.2.2 在非等温结晶下聚丙烯基体改性对结晶形态和结构的影响

3.3 结论

4 总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

参考文献

致谢