【摘 要】
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作为目前密度最小的通用树脂之一,聚丙烯（Polypropylene,PP）以其来源丰富、价廉、易加工、综合性能好等优势,广泛应用于国民经济和社会发展的各个领域。随着行业的发展和技术的进步,通用PP已无法满足塑料制品轻量化、高性能化、功能化的要求,针对PP的工程化改性已成为国内外学术和业界关注的重点。以共聚和交联为手段的化学改性效果显著,但成本高、工序复杂;熔融共混和第三相填料改性工艺简单,但改性过
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作为目前密度最小的通用树脂之一,聚丙烯（Polypropylene,PP）以其来源丰富、价廉、易加工、综合性能好等优势,广泛应用于国民经济和社会发展的各个领域。随着行业的发展和技术的进步,通用PP已无法满足塑料制品轻量化、高性能化、功能化的要求,针对PP的工程化改性已成为国内外学术和业界关注的重点。以共聚和交联为手段的化学改性效果显著,但成本高、工序复杂;熔融共混和第三相填料改性工艺简单,但改性过程受共混物相形态和填料分散性影响大,改性效果不稳定。微注塑成型以其高效、高精度的优势在各行业领域得到了越来越广泛的应用,学术和业界逐渐针对复合材料的微注塑成型工艺过程展开研究,微尺度效应的存在使得微注塑制品内部存在有别于常规注塑成型的特殊的“皮-芯”结构,直接影响微注塑制品的尺寸稳定性和力学性能。针对以上技术问题,本论文将PP改性复合材料引入微注塑成型过程,基于PP/PET复合材料体系中粘度比、组分和界面相容性对PET分散相微纤化过程的调控,探讨PP基体中纤维网络的增强作用机理,揭示PET微纤化影响下PP/PET微注塑制品微观结构与力学性能的内在联系。相关研究有助于拓宽微注塑成型制品的材料范围,为微注塑制品力学性能的改善提供了一种新思路。具体研究内容总结如下:1.PP/PET微纤化复合物制备与性能研究基于“熔融共混-热拉伸”一步式工艺方法,通过调控粘度比、组分和外部拉伸条件,成功连续制备出纤维直径280～460nm的PP/PET微纤化复合材料。研究发现,PET微纤在PP基体中相互缠结形成三维网络且分散均匀,等温结晶研究发现PET微纤可以为PP提供更多成核点,提升结晶速率25倍;粘弹性测试证实了三维网络结构的存在显著提升了 PP的黏弹性,阻碍了分子链的松弛;相比纯PP,微纤化PP/PET复合材料制品拉伸屈服强度可提高28%,PET微纤可以有效传递拉伸应力。2.界面作用对PET微纤化过程的影响PP/PET共混物中引入相容剂PP-g-MAH调控相界面,通过“母料法-熔融共混-热拉伸”方法成功制备出具有高长径比的PP/PET/PP-g-MAH三元微纤化复合材料。研究发现,相容剂的引入一方面通过酯交换反应增强了界面结合力,提高了体系的相容性,另一方面也会阻碍PET微纤沿拉伸方向的变形和取向。在配比为90:10:2的组分中,拉伸强度较纯PP提升16.3%的同时韧性也增强超过10%。3.PP/PET/PP-g-MAH微纤复合材料微注塑制品结构与力学性能关系研究对不同组分微纤化复合材料进行微注塑成型加工,对比纯PP微注塑制品,超薄切片后偏振红外测试结果发现复合材料内PET纤维网络结构的存在使得微注塑制品“皮-芯”结构取于均匀化,即皮层厚度占比和取向程度显著下降,芯层分子链取向程度显著提升。纳米压痕测试进一步研究发现原位微纤化复合材料微注塑制品芯层硬度和模量均略高于皮层,“皮-芯”结构均匀化的同时其力学强度相差也不大。宏观力学拉伸测试发现相比纯PP,组分90:10:1的微纤复合材料微注塑制品屈服强度提升近30%,断裂韧性提升23%。
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