酸刻蝕玻璃纖維(GF)-等規(guī)聚丙烯(ipp)復(fù)合材料界面β橫晶的研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)等規(guī)聚丙烯(iPP)復(fù)合材料的力學(xué)及物理性能對(duì)其應(yīng)用起著決定性作用，而纖維與iPP形成的界面是材料性能的關(guān)鍵，因此調(diào)控纖維與iPP的界面相結(jié)構(gòu)一直是研究的熱點(diǎn)。對(duì)于玻璃纖維(GF)增強(qiáng)iPP體系，界面相容性差，通過(guò)有效途徑如對(duì)GF進(jìn)行表面處理、對(duì)iPP進(jìn)行改性等來(lái)提高界面的相容性一直倍受關(guān)注。在我們之前的研究中，通過(guò)酸刻蝕處理GF的方法來(lái)改善GF/iPP復(fù)合材料的界面相結(jié)構(gòu)，在等溫結(jié)晶的條件下，通過(guò)偏光顯微鏡(POM)觀察發(fā)現(xiàn)，

2、酸刻蝕GF可誘導(dǎo)iPP在結(jié)晶初期生成α環(huán)狀晶核，在隨后的結(jié)晶過(guò)程中生成了只能在一些特殊條件下才能產(chǎn)生的β相橫晶，然而關(guān)于酸刻蝕GF誘導(dǎo)iPP產(chǎn)生β橫晶的原理以及能否將這種處理方法應(yīng)用到實(shí)際的加工過(guò)程中（如注塑成型）并沒(méi)有進(jìn)行闡述。因此本論文的主要工作是通過(guò)POM、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(FTIR)、二維廣角(2D-WAXD)、二維小角(2D-SAXS)、差示掃描量熱儀(DSC)等實(shí)驗(yàn)手段來(lái)揭示酸刻蝕GF誘導(dǎo)iPP產(chǎn)生β橫晶的主要原

3、理以及研究GF/iPP復(fù)合材料注塑制品的微觀結(jié)構(gòu)及性能，為能夠做出既增強(qiáng)又增韌的GF/iPP復(fù)合材料提供依據(jù)。本論文主要的研究結(jié)果如下:
　　 (1) GF經(jīng)過(guò)酸刻蝕處理，其化學(xué)成分、化學(xué)基團(tuán)、表面形貌并沒(méi)有發(fā)生變化，這些因素不是GF誘導(dǎo)iPP產(chǎn)生β橫晶的原因，即酸刻蝕GF自身并不具有誘導(dǎo)iPP產(chǎn)生β橫晶的能力;
　　 (2)酸刻蝕GF使得GF產(chǎn)生的某種變化將壓樣過(guò)程中垂直于纖維軸向的應(yīng)力效應(yīng)保存下來(lái)，在等溫結(jié)晶的過(guò)程中

4、，應(yīng)力作用誘導(dǎo)iPP產(chǎn)生平行于纖維軸向方向排列的片晶，即α環(huán)狀晶核，α環(huán)狀晶核在隨后的等溫結(jié)晶過(guò)程中誘導(dǎo)iPP產(chǎn)生β橫晶。關(guān)于酸刻蝕對(duì)GF的影響還在進(jìn)一步的研究中。
　　 (3)通過(guò)熔融共混注塑機(jī)注塑制得純的iPP、未經(jīng)酸刻蝕處理GF(0-GF)/iPP、酸刻蝕GF(4-GF)/iPP樣品，在注塑制品中相同的位置，4-GF/iPP樣品中β晶的含量最高，其次是0-GF/iPP，在純的iPP樣品中β晶的含量最少。其中芯層β晶的含量較

5、高，與以往的研究結(jié)果有所不同。
　　 (4)純的iPP注塑樣品中芯層含有較多的β晶，且主要以球晶存在，這主要是共混注塑機(jī)的預(yù)剪切作用所引起的。熔體在料筒中熔融塑化的過(guò)程中，螺桿的旋轉(zhuǎn)所帶來(lái)的預(yù)剪切會(huì)產(chǎn)生一些先驅(qū)體（局部取向的分子鏈團(tuán)），含有先驅(qū)體的熔體注塑到模具型腔后，在芯層部分未松弛的先驅(qū)體誘導(dǎo)iPP產(chǎn)生β球晶。
　　 (5)0-GF/iPP注塑樣品中界面存在少量β橫晶，β橫晶的存在主要是注塑充模過(guò)程中GF與iPP熔體