表面改性玄武岩纤维对阻燃PBT基复合材料力学性能的影响

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xinleng1987
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聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种广泛使用的工程塑料,具有良好的加工性能、绝缘性能和耐化学腐蚀等特点。然而,纯PBT材料在力学性能和阻燃性能方面存在的不足,极大的限制了其在工程塑料领域的应用。所以,制备出力学性能优异且兼具阻燃性能的PBT基复合材料成为亟待解决的问题。本文以纳米三氧化二锑(nano-Sb2O3)、溴化环氧树脂(BEO)为阻燃组分;在nano-Sb2O3/BEO-PBT阻燃体系下,选用绿色环保、高性能的玄武岩纤维(BF)作为增强纤维,通过熔融共混-注塑成型的方法制备BF增强阻燃PBT基复合材料。在制备过程中,为了提高BF与PBT之间的界面结合强度,采用不同类型的改性剂以单独改性与复配改性的方式对BF进行表面修饰,研究了不同改性剂、不同改性方式表面修饰的BF以及BF的含量对阻燃PBT基复合材料力学性能、结晶性能和阻燃性能的影响,并探讨了BF、改性剂、PBT之间的界面反应机理以及BF的作用机制。在此基础上,选用新型双官能团增韧剂SWR-6B协同复配改性BF增韧阻燃PBT基复合材料。主要研究工作和结论概括如下:(1)研究了不同改性剂对BF表面性能和强度的影响。结果表明:阳离子改性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和硅烷偶联剂N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH602)通过不同的作用方式成功包覆在BF表面,提高了BF的单丝拉伸强度。另外,改性剂吸附在BF表面为其引入了新的活性基团,提高了BF表面的润湿性。(2)制备了表面改性BF增强阻燃PBT基复合材料。改性剂在BF表面形成了一层与PBT高度相容的界面层,改性后的BF均提高了阻燃PBT基复合材料的拉伸强度、杨氏模量和缺口冲击强度。其中,改性剂对BF增强阻燃PBT基复合材料力学性能的增强效果从强到弱依次为CTAB/KH602、CTAB和KH602,尤其是CTAB/KH602复配改性的BF对阻燃PBT基复合材料的力学性能发挥了协同增强作用。(3)研究了复配改性BF的含量对阻燃PBT基复合材料力性能的影响。在BF拉断和脱黏拔出的耗能机制以及其在基体中分散性的影响下,当BF的含量为25 wt.%时,BF达到了最佳的增强效果。此时,复合材料的拉伸强度为88.6 MPa,缺口冲击强度为7.3 KJ/m~2;相比于纯PBT分别增加了64.7%和37.7%。同时随着BF含量的增加,阻燃PBT基复合材料的阻燃性能被提高。(4)BF实现了对阻燃PBT基复合材料的增强增韧。复配改性BF协同SWR-6B进一步提高了阻燃PBT基复合材料的缺口冲击强度,但使其拉伸性能下降。基于力学和阻燃性能的综合考虑,在复配改性BF为25 wt.%的BF增强阻燃PBT体系下,添加3 wt.%的SWR-6B时,复合材料的综合性能最佳。
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