热致液晶共聚酯增强竹塑复合材料的力学和热性能

发布时间：2025-05-01 15:21

　　 与热塑性聚合物相比,热致液晶聚合物(TLCP)具有更低的黏度和更高的结晶度,以及更好的力学性能,有望用于增强竹塑复合材料(BPC)。利用不同质量分数的热致液晶聚合物(对羟基苯甲酸/2-羟基-6-萘甲酸共聚酯,HBA/HNA)作为增强相,马来酸酐接枝聚丙烯作为界面相容剂,通过熔融共混增强等规聚丙烯(PP),并以增强PP作为基体制备了竹粉质量分数为55%的BPC。通过力学测试、动态力学分析、差热分析、X射线衍射、蠕变分析、热重分析和热机械分析等方法,研究了HBA/HNA对BPC力学性能、结晶行为、蠕变行为和热稳定性的影响。结果显示,当HBA/HNA质量分数为PP质量的3%时,BPC的冲击强度和弯曲强度分别提高了35%和10%,而过高的HBA/HNA质量分数会降低增强效果。HBA/HNA未改变PP基体的晶型,但显著提高了PP的结晶温度、结晶速率和结晶度。刚性HBA/HNA限制了PP基体分子链的运动、滑移和取向,从而提高了30℃时BPC的抗蠕变能力。HBA/HNA的加入降低了BPC在30～60℃时厚度方向上的线性热膨胀系数和热膨胀率,提高了BPC的热稳定性。因此,通过HBA/HNA改性PP是提...

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【部分图文】：

图1 BPC的冲击强度

BPC的冲击强度见图1。由图1可知，与对照组相比，HBA/HNA加入后，BPC的冲击强度有较大的提高，BPC3和BPC6的冲击强度提高了约35%，当HBA/HNA质量分数为9%时，HBA/HNA的增强效果略有下降。这表明HBA/HNA可以有效提高BPC的韧性，但HBA/HNA质量....

图2 BPC的X射线衍射图谱

BPC的X射线衍射图谱见图2。由图2可知，所有BPC的衍射吸收峰值均为14.1°，16.8°，18.7°，21.1°和21.8°，属于典型的α晶型PP[19]。HBA/HNA加入后，BPC的X射线衍射图谱并没有出现新的吸收峰，这表明HBA/HNA没有改变PP基体的晶体结构。2.3....

图3 BPC的蠕变-恢复曲线图

蠕变行为是复合材料在各种工程应用中最关键的物理性能之一。BPC的总蠕变应变由可恢复的弹性应变和塑性应变组成，塑性应变可引起残余变形。BPC的蠕变-恢复曲线图见图3。由图3可知，HBA/HNA加入后，BPC在30℃时蠕变程度明显降低，这是由于HBA/HNA限制了PP基体分子链的运动....

图4 BPC的储能模量(a)、损耗模量(b)和损耗因子(c)

损耗因子(tanδ)是损耗模量和储能模量的比值，用来评估材料的黏弹性响应。复合材料的tanδ在0℃时出现峰值，之后随温度升高而增加(图4c)，这表明复合材料的黏性行为越来越明显。0℃左右的峰对应PP的β峰(玻璃化转变温度Tg)，另两个重要的峰(γ和α峰)分别出现在-80和100℃....

本文编号：4042500