PP材料范文

PP材料范文（精选9篇）

PP材料 第1篇

碳纳米管20世纪90年代初由日本学者Iijima[1]发现以来,由于特殊的结构、优异的力学性能以及独特的物理性能[1],使其在复合材料[1]场发射器件[3]、超级电容器、气体吸附与储氢材料等领域有着广泛的应用前景。碳纳米管的C-C共价键链段结构与高分子链段结构相似,能通过配位键作用与高分子材料进行复合。因此广泛地将碳纳米管作为增强材料来提高高分子材料的强度和韧性。碳纳米管/聚合物基复合材料已成为研究的热点[2]。碳纳米管的表面修饰技术不仅能使碳纳米管溶于普通溶剂中,而且还为制备新型(高导电性、高透光性和高力学性能)碳纳米管共混物的研究提供了重要的帮助。

40多年前,聚丙烯开始投入市场,便得以迅猛发展,成为最具应用价值的热塑性材料。聚丙烯的柔韧性及其作为基础材料的改性潜力使其用途广泛。相对于乙烯、聚丙烯链结构独特,不仅均聚物结构变化大,而且共聚物改性潜力更大。我们需要对聚丙烯链结构、聚集态、加工过程中的结晶性能以及产品最终性能之间的关系深入了解,得到更多更好的聚丙烯材料。

为了拓宽其应用范围,实现聚丙烯的功能化,我越的综合性能来提高聚丙烯的结晶性能。

1 实验部分

1.1 实验原料与仪器

多壁纳米碳管英文缩写:MWNT直径:30-60,纯度:>95%生产地:中国科学院沈阳金属研究所

聚丙烯英文缩写:PP熔点:166.5℃密度:0.89-0.91 g/cm2生产地:盘锦乙烯有限责任公司

二甲苯:沸点:144℃分子量:106.17 g/mol生产地:天津市科密欧化学试剂开发中心

无水乙醇:分子式:CH3CH2OH,沸点:78℃密度:0.789～0.791分子量:46.07g/mol生产地:天津市福晨化学试剂厂

KH 570:化学名称:KH-570硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

1.2 纳米碳管/聚丙烯复合材料的制备

称量一定量的纳米碳管加入到600ml无水乙醇中,然后超声波振荡4h左右,水温40℃,功率90%。在称取一定量的聚丙烯加入到50ml的二甲苯溶液中,加热搅拌使之溶化,温度120℃左右,转速260r/min。然后将两种物质混合,放入恒温电磁搅拌加热器中,充分搅拌48h。温度为20℃,转速为10r/min。最后将共混体系低压抽滤,放入真空烘箱中烘干36h,温度为80℃,压力为0.08Mpa。最后用平板硫化进行压片。

用浓HNO3和浓H2SO4按1:3对纳米碳管进行酸化改性,超声波振荡3h,用去离子水清洗至pH值为6,放入烘箱中烘干。把烘干的酸化纳米碳管放入150ml的丙酮,超声振荡4h,使其充分分散,在向其中到入KH570在50℃搅拌8h,在放入烘箱中烘干。其余步骤同上。

1.3 复合材料性能测试与表征

采用美国Nicolet公司的FT-IR470型红外光谱仪分析纳米碳管的改性效果。

采用DSC测试仪对复合材料进行结晶性的测试。设置升温曲线时,将终止温度设为500℃,升温速度为l0℃/min;采样时,设其起始温度为50℃,终止温度为500℃,升温速度为10℃/min,量程为8mv。测试试样为纯聚丙烯、改性的纳米碳管含量为2%、4%、6%的复合材料以及未改性纳米碳管含量2%、4%、6%的复合材料。通过此项测试主要研究结晶熔点、结晶度与纳米碳管含量的关系。我们可以利用公式(1)计算出其

式中:ΔH表示聚合物的熔融热

ΔH0表示100%结晶试样的熔融热

XC表示试样的结晶度

用德国耐驰仪器制造有限公司生产的STA449C综合热分析仪进行TG的测试。测试需要氮气保护。测试起始温度为室温50℃,终止温度为500℃,升温速度10℃/min。测试样品为纯PP和改性2%、4%、6%碳纳米管的复合材料,以及未改性2%、4%、6%纳米碳管复合材料。

用广角X射线衍射仪测定结晶结构,Cu靶Kα射线,2θ为6-36°,扫描速率4°/min,管电压40kV,管电流50mA。

2 结果与讨论

2.1 纳米碳管的红外光谱分析

从图1可以得出结论如表1所示:

从而可以看出经过改性后的CNT表面官能团丰富,通过对KH-570的红外光谱对照,我们得出结论CNT表面已经被KH570所修饰。

2.2 纳米碳管/PP复合材料的结晶性

图2和图3为改性的纳米碳管和未改性的纳米碳管与结晶熔点的关系曲线。随着纳米碳管含量的不断增加,聚丙烯的起始结晶熔点有所提高,但提高的程度不是很大。由于纳米碳管可充当聚丙烯的成核剂,晶核密度增大,从而诱发聚丙烯大分子在高的温度下进行结晶。分子链的活动能力强,晶体结构更完善,从而使得结晶熔点提高。改性的纳米碳管的结晶熔点要比未改性的纳米碳管的结晶熔点要大,因为改性的纳米碳管的成核作用稍大一些。

由表2可以看出,随着纳米碳管的加入,聚丙烯的结晶度逐渐提高。当纳米碳管的含量大于2%时,结晶度开始呈下降趋势。纳米碳管在PP结晶过程中,起到了明显的成核作用,在低于2%时纳米碳管在基体中的分散良好,而且由于纳米碳管比表面积大,表面活性大,与PP基体的浸润性好。对PP的结晶有明显的成核作用,因此,PP的结晶度有所提高。当含量大于2%后,由于团聚现象加剧、成核作用减弱,PP的结晶度下降。

改性的纳米碳管使结晶度提高的程度要比未改性的纳米碳管的大,因为改性的纳米碳管的成核作用要稍好一些,对结晶的促进程度要大一些,所以结晶度就要提高的多一些。

2.3 纳米碳管/PP复合材料的热失重测试

由图4可知,纯PP在不到350℃时开始分解,失重现象明显,在温度达到480℃时分解速率大幅降低并逐渐趋于平稳;而加入CNT的样品在400℃～480℃之间分解速率较快,主要为样品中的PP发生分解而产生了失重,但在480℃～500℃之间,三条曲线均呈现出较为缓慢的分解速率,这是由于样品中纳米碳管的失重较为缓慢,直至500℃时才趋于平稳。

将不同含量的曲线相对比,可以说明,CNT的加入可以使聚合物的热稳定性提高,并且随着CNT含量的提高热稳定性也逐渐提高。

2.4 纳米碳管/PP复合材料的X射线衍射分析

PP主要晶型的特征峰:

理论上α晶型会在2θ为13.9°、16.8°、18.4°、21.2°、21.6°附近出现强衍射峰,分别对应(110)、(040)、(130)、(111)、(131)晶面。β晶型会在16.08°、21.2°出现衍射峰,对应(300)、(301)晶面。γ晶型则会在21.1°出现衍射峰,对应(117)晶面。

图5为PP和PP/CNT的X射线衍射图,图中数据表示衍射峰对应的2θ值。可以看出,PP和PP/CNT复合材料的衍射图形状相似,衍射峰位置相同都在2θ=13.9°、16.8°、18.4°、21.2°、21.6°处,分别对应着PP的α单斜晶系的110、040、130晶面以及111和131晶面的叠加,未观察到PP的β晶型对应的衍射峰。说明碳纳米管的加入并没有改变PP的结晶晶型,仍为α单斜晶系。可见在溶液共混的过程中聚丙烯加入CNT前后晶型结构基本没有发生变化,只是(040)面的相对峰高增加了,说明CNT的加入有利于晶体沿(040)面生长。这很有可能是CNT进入到复合材料的晶格中,起到了异相成核的作用,促进了复合材料沿(040)面生长。

3 结论

(1)随着纳米碳管含量的增加,聚丙烯的起始结晶熔点有所提高,但提高的程度不是很大。

(2)纳米碳管的含量对聚丙烯的结晶性能也有一定的影响。随着纳米碳管的加入,聚丙烯的结晶度逐渐提高,加入量超过2%时结晶度开始下降。

(3)红外谱图显示纳米碳管表面已经改性了KH570。

(4)随着纳米碳管含量的增加,复合材料的热稳定性也逐渐提高。

(5)纳米碳管的加入并没有改变PP的结晶形态,碳纳米管/聚丙烯复合材料的结晶形态仍属于α晶型,只是一定程度上促进了PP (040)晶面的生长。

参考文献

[1]lijima S.Nature,1991,354:56.

[2]IIJIMA S.ICHIASHIT.Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter[J].Nature,1993.363:603-605.

[3]李莉香,李峰,英哲,杨全红,成会明.纳米碳管/聚合物功能复合材料[J].新型炭材料,2003.18(1):69-74.

[4]狄云松,雷威,张晓兵,崔云康,穆辉,程静.碳纳米管场发射器件新型阴极的研究.2006,29(1).62-64.

PP材料 第2篇

典型应用范围:

汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。

注塑模工艺条件:

干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210～280℃；建议温度：245℃。

模具温度：25～70℃。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。注射压力：500～1000bar。注射速度：中高速度。

化学和物理特性: ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。

PP 典型应用范围: 汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园

典型应用范围:

汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如

剪草机和喷水器等）。

注塑模工艺条件:

干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220~275℃，注意不要超过275℃。

模具温度：40~80℃，建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定。

注射压力：可大到1800bar。

注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。

流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是 1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。

化学和物理特性:

PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比 PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。

POM 典型应用范围: POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。注塑模

典型应用范围:

POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。

注塑模工艺条件:

干燥处理：如果材料储存在干燥环境中，通常不需要干燥处理。

熔化温度：均聚物材料为190~230℃；共聚物材料为190~210℃。

模具温度：80~105℃。为了减小成型后收缩率可选用高一些的模具温度。注射压力：700~1200bar 注射速度：中等或偏高的注射速度。

流道和浇口：可以使用任何类型的浇口。如果使用隧道形浇口，则最好使用较短的类型。对于均聚物材料建议使用热注嘴流道。对于共聚物材料既可使用内部的热流道也可使用外部热流道。

化学和物理特性:

POM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度，但不易于加工。共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。无论均聚物材料还是共聚物材料，都是结晶性材料并且不易吸收水分。POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率，可高达到2%~3.5%。对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。典型应用范围: 碗，箱柜，管道联接器 注塑模工艺条件: 干燥：一般不需要 熔化温度：180~280℃ 模具温度：20~40℃，为了实现冷却均匀以及较为经济的去热，建议冷却腔道直径至少为8m

LDPE

典型应用范围:

碗，箱柜，管道联接器

注塑模工艺条件:

干燥：一般不需要 熔化温度：180~280℃ 模具温度：20~40℃，为了实现冷却均匀以及较为经济的去热，建议冷却腔道直径至少为8mm，并且从冷却腔道到模具表面的距离不要超过冷却腔道直径的1.5倍。注射压力：最大可到1500bar。

保压压力：最大可到750bar。

注射速度：建议使用快速注射速度。

流道和浇口：可以使用各种类型的流道和浇口。PE-LD特别适合于使用热流道模具。

化学和物理特性:

商业用的PE-LD材料的密度为0.91~0.94 g/cm3。PE-LD对气体和水蒸汽具有渗透性。PE-LD的热膨胀系数很高不适合于加工长期使用的制品。如果PE-LD的密度在0.91~0.925 g/cm3之间，那么其收缩率在2%~5%之间；如果密度在0.926~0.94 g/cm3之间，那么其收缩率在1.5%~4%之间。当前实际的收缩率还要取决于注塑工艺参数。PE-LD在室温下可以抵抗多种溶剂，但是芳香烃和氯化烃溶剂可使其膨胀。同PE-HD类似，PE-LD容易发生环境应力开裂现象。HDPE 典型应用范围: 电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。注塑模工艺条件: 干燥：如果存储恰当则无须干燥。熔化温度：220~260℃。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在20

典型应用范围:

电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。

注塑模工艺条件:

干燥：如果存储恰当则无须干燥。

熔化温度：220~260℃。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在200~250℃之间。模具温度：50~95℃。6mm以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度，6mm以上壁厚的塑件使用较低的模具温度。塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。对于最优的加工周期时间，冷却腔道直径应不小于8mm，并且距模具表面的距离应在1.3d之内（这里“d”是冷却腔道的直径）。

注射压力：700~1050bar。

注射速度：建议使用高速注射。

流道和浇口：流道直径在4到7.5mm之间，流道长度应尽可能短。可以使用各种类型的浇口，浇口长度不要超过0.75mm。特别适用于使用热流道模具。

化学和物理特性:

PE-HD的高结晶度导致了它的高密度，抗张力强度，高温扭曲温度，粘性以及化学稳定性。PE-HD比PE-LD有更强的抗渗透性。PE-HD的抗冲击强度较低。PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控制。适用于注塑模的PE-HD分子量分布很窄。对于密度为0.91~ 0.925g/cm3，我们称之为第一类型PE-HD；对于密度为0.926~ 0.94g/cm3，称之为第二类型PE-HD；对于密度为0.94~ 0.965g/cm3，称之为第三类型PE-HD。该材料的流动特性很好，MFR为0.1到28之间。分子量越高，PH-LD的流动特性越差，但是有更好的抗冲击强度。PE-LD是半结晶材料，成型后收缩率较高，在1.5%到4%之间。PE-HD很容易发生环境应力开裂现象。可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力，从而减轻开裂现象。PE-HD当温度高于60℃时很容易在烃类溶剂中溶解，但其抗溶解性比PE-LD还要好一些。

PVC 典型应用范围: 供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。注塑模工艺条件: 干燥处理：通常不需要干燥处理。熔化温度：185~205℃ 模具

典型应用范围:

供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。

注塑模工艺条件:

干燥处理：通常不需要干燥处理。熔化温度：185~205℃ 模具温度：20~50℃

注射压力：可大到1500bar 保压压力：可大到1000bar 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。

流道和浇口：所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm；扇形浇口的厚度不能小于1mm。

化学和物理特性:

PP材料 第3篇

据QPC公司介绍, 通过采用低压成型技术, 这种新型复合材料很容易粘附于织物、纱布、泡沫材料、干粉涂膜以及坚固的PP表面, 因此可以很方便地进行模内装饰。此外, 还可以利用一种粘附薄膜而使Symalite材料粘接在涂铝线圈的片材上, 目前, QPC公司正在考虑将这种铝/塑层压制件用于制造汽车的车顶模塑件。

Symalite复合材料适合于制造汽车车底屏蔽防护装置、承重板、车顶内衬、车门装饰、行李架、车顶模塑件、发动机盖以及车后行李箱盖等。

PP材料 第4篇

PP1普4型天安门图普通邮资明信片◎

pp3普8型陆军战士图普通邮资明信片

PP5普9型天安门图加盖“祝毛主席万寿无疆”普通邮资明信片 PP7北京风景图普通邮资明信片

PP9-92《石舫》普通邮资明信片（1993版）

PP10《玫瑰》普通邮资明信片

PP12《牡丹》普通邮资明信片

PP14普通邮资明信片（回音卡）

PP16《大盂鼎》普通邮资明信片

PP18社会公益事业系列普通邮资明信片——上海慈善基金会

PP20《梅花》普通邮资明信片

PP22《北京2008年奥申委会徽》普通邮资明信片

PP24《哈尔滨人民防洪纪念塔》普通邮资明信片

PP26《玉兰花》普通邮资明信片

PP28《中华人民共和国第九届运动会吉祥物》普通邮资明信片

PP30《人文初祖——黄帝》普通邮资明信片

PP32《中华世纪坛》普通邮资明信片

PP34《钢铁长城》普通邮资明信片

PP36《杜鹃花》普通邮资明信片

PP38《慈善工程》邮资明信片

PP40《九华山凤凰松》普通邮资明信片

PP42《松江方塔》普通邮资明信片

PP44《泰山日出》普通邮资明信片

PP46《镇江金山》普通邮资明信片

PP48《滕王阁》普通邮资明信片

PP50《蝴蝶兰》普通邮资明信片

PP52《普陀山磐陀石》普通邮资明信片

PP54《周庄》普通邮资明信片

PP56《故宫角楼》普通邮资明信片（高值）

PP57《蓬莱阁》普通邮资明信片

PP59《隋·鎏金铜佛像》普通邮资明信片

PP61《中山桥》普通邮资明信片

PP63《孙中山故居》普通邮资明信片

PP65《银鎏金镶金翅鸟》普通邮资明信片

PP67《山西绵山大罗宫》普通邮资明信片

PP69《八一南昌起义纪念塔》普通邮资明信片

PP71《移动通信》普通邮资明信片

PP73《乔家大院·百寿图》普通邮资明信片

PP75《四川乐山风光》普通邮资明信片

PP77《毗卢洞石刻造像》普通邮资明信片

PP79雁荡山大龙湫

PP81广州成功申办2010亚运会（徽志）

PP83三星堆青铜纵目面具

PP85情系我的兄弟姐妹

PP87上海国际赛车场标志

PP89蒙山鹰窝峰

PP91宜春明月山

PP93井岗山黄洋界

PP95《金色年华》普通邮资明信片

PP97《宋庆龄同志雕像》普通邮资明信片

PP99《中华人民共和国第十届运动会主体育》

PP101《江油窦团山》普通邮资明信片

PP103《上海城市规划展示馆》普通邮资明信片

PP105《南戴河国际娱乐中心》普通邮资明信片

PP107《万佛湖风光》普通邮资明信片

Pp108-八达岭长城北城 Pp109-婺源彩虹桥

Pp110-天津日报大厦 Pp111-龙虎山仙水岩

Pp112-商·饕餮乳钉纹青铜方鼎 Pp113-铁道游击队纪念碑 Pp114-中国电影基金会徽标 Pp115-映日荷花 Pp116-信达天下

Pp117-大地之春（国际）Pp118-上海邮政总局旧址 Pp119-九寨天堂 Pp120-雾凇

Pp121-崂山太清 Pp122-张家界黄石寨 Pp123-青城秀色

Pp124-南京明孝陵·神道 Pp125-无锡灵山

Pp126-南京中国近代史遗址博物馆 Pp127-敦煌莫高窟

Pp128-岷江春色 Pp129-红螺寺

Pp130-上海龙华古寺·龙华塔 Pp131-天子山 Pp132-云台山红石峡 Pp133-殷墟

Pp134-西安曲江海洋世界

Pp1135-龙门石窟·卢舍那大佛 Pp136-中山陵

Pp137-中华人民共和国第六届城市运动会会徽 Pp138-全国最佳邮票评选徽志 Pp139-龙宫

Pp140-上海碧海金沙 Pp141-杭州湾跨海大桥 Pp142-天柱山天柱峰

Pp143-幸运邮天下 Pp144-长白山天池

Pp145-哈尔滨第24届世界大学生冬季运动会会徽 Pp146-长影世纪城 Pp147-织金洞

Pp148-沈阳世博会·百合塔 Pp149-沈阳故宫·凤凰楼 Pp150-中华恐龙园

Pp151-内蒙古自治区60周年大庆徽标

Pp152-魅力神农架

Pp153-第29届奥林匹克运动会会徽（国内、国际）Pp154-第29届奥林匹克运动会会徽（光栅）Pp155-第29届奥林匹克运动会会徽和吉祥物 Pp156-中国吉林·东北亚投资贸易博览会会徽 Pp157-沙漠植物—四合木 Pp158-厦门园博园·杏林阁 Pp159-瓷房子

Pp160-广州陈家祠

Pp161-大连星海湾广场

Pp162-宜兴紫砂陶—提梁壶 Pp163-韶山滴水洞

Pp164-和谐号动车组

Pp165-峨眉山金顶十方普贤像 Pp166-五粮液古窖池·明 Pp167-携手慈善 共创和谐 Pp168-开封府 Pp169-网络门牌 Pp170-惠州西湖 Pp171-金达莱

Pp172-昆明世博园花园大道 Pp173-与爱同行 Pp174-青海湖 Pp175-青海湖 Pp176-嘉峪关 Pp177-伏羲庙 Pp178-舟山桃花岛 Pp179-东莞西城楼

Pp180-北京2008年残奥会闭幕式纪念 Pp181-罗浮山 Pp182-砚都肇庆

Pp183-南山大佛

Pp184-绘画作品—贵妃醉酒 Pp185-宝相寺太子灵宗塔 Pp186-居庸关

Pp187-明十三陵·长陵

Pp188-中国2010年上海世博会会徽 Pp189-天安门

Pp190-四羊方尊

Pp191-中国2010年上海世博会吉祥物（国际）Pp192-上海长江隧道 Pp193-海峡旅游 Pp194-布达拉宫 Pp195-黄鹤楼

Pp196-映日荷花（2010）

Pp197-中国2010年上海世博会会徽（2010）Pp198-第16届亚洲运动会吉祥物 Pp199-第16届亚洲运动会吉祥物

Pp200-居庸关小片2010 Pp209-中国银行大片

Pp210-爱电影 看天下（小片）

PP材料 第5篇

作为四大通用塑料之一的PP已经广泛的运用于日用品、机械零部件和农产品等各个领域, 例如管材、板材、异型材、电缆、薄膜、玩具、灯具、家用电器、文具等。但是由于PP存在的低温脆性和冲击强度差的缺点, 极大地限制了它的使用范围[3], 为了改善这种情况, 从20世纪后期, 全世界的国家都在致力于这种研究, 其中加入其他的填料来改善PP的性能, 是最为简单且投资低, 综合性能也是相对比较好的。

在改性添加填料的过程中, 由于各种填料不一样, 其价格、改善的性能方向、用量以及后期的加工等都不同程度的影响着PP的用量, 故我们选择了弹性体SBS作为填料, 并测定和分析共混物的性能, 判定PP与SBS共混后的复合材料能否更广泛的应用于其它领域。本课题通过一阶和二阶共混实验方法[4], 研究SBS对PP的改性, 观察冲击、拉伸等性能的变化, 并对其作用机理进行了初步探讨, 这在基础研究和实际应用方面都有一定意义。

1 实验部分

1.1 原材料

PP (T30S) , 新疆独山子石化公司;SBS (1301-1) , 北京燕山化工公司;相容剂 (SEPS, g-1726) , 美国科腾公司。

1.2 实验设备

双螺杆挤出机 (型号SE-30A) , 南京亚弗斯特高聚物装备有限公司;注塑成型机 (型号TTI-9050) , 东华机械有限公司;微机控制电子万能试验机 (型号CMT6104) , 深圳市新三思计量有限公司;高铁数位冲击试验机 (GT-7045-MVL) , 高铁检测仪器有限公司;橡胶熔融指数仪 (GT-7100-MI) , 高铁检测仪器有限公司。偏光显微镜 (XPT-7) , 江南光学仪器厂。

1.3 实验方案及工艺

采用如下两种方案进行实验:

工艺一:一阶共混:PP、SBS和SEPS (2%wt) 称量混合后, 先通过双螺杆挤出, 经切粒机切粒, 切粒后在烘干箱中80℃烘干4h, 注塑, 得到试验样条, 测试性能。

工艺二:二阶共混:SBS、SEPS (2%wt) 和部分PP按照1:1的比例进行混合, 经双螺杆挤出机形成海-海结构, 经切粒烘干, 并和剩余的PP经过双螺杆挤出机再次混合, 切粒, 在烘干箱中80℃烘干4h后注塑得到样条, 测试性能。

2 结果和讨论

2.1 SBS含量对复合材料拉伸性能影响的对比分析

由图1可以看出, 共混物在开始的时候, 拉伸强度随着SBS的含量增加有所增长, 但是当含量15%的时候, 则达到最大值;从15%以后, 拉伸强度则逐渐下降。在0%~15%的阶段, 拉伸强度提高是因为作为分散相的SBS小颗粒的加入, 作为了应力集中体, 诱发大量的剪切带, 使得拉伸强度得到改善;而在15%~30%的阶段, 伴随着SBS含量继续增多, SBS在复合材料里的粒径增大, 引发了很多的银纹, 而剪切带不能阻止银纹的扩大, 故导致复合材料的拉伸强度降低。

由图2可以看出, SBS含量在15%的时候是1个分界点, 在15%之前, 复合材料的断裂伸长率随SBS含量的增加而增大, 这是因为在PP中加入弹性体, 改变了基体的结晶形状, 使得PP球晶被弹性体SBS切割, 使PP的球晶细化, 且分散相SBS的韧性也比基体PP高, 从而达到了增韧的目的;当SBS的含量超过15%以后的阶段, 断裂伸长率则逐渐下降, 是因为弹性体粒子其本身还起终止剪切带的作用, 伴随着弹性体粒子SBS的含量增加, 剪切带被终止[5], 从而导致断裂伸长率的逐渐降低。

从图1和图2中都可以看出, 二阶共混复合材料的性能都明显优于一阶共混。这是因为一阶共混不均匀, 在承受外力的时候, 分子链受力不分散, 有的分子链受力多, 有的受力少或者不受力, 这就导致在做拉伸实验时, 性能比不上混合均匀的二阶工艺。

2.2 SBS含量对复合材料冲击性能影响的对比分析

从图3可以看出, SBS的含量对复合材料的冲击强度有很大的影响。当SBS的含量从0增加到25%的时候, 其一阶和二阶共混的冲击强度从2.24KJ/m2分别增加到了6.15kJ/m2和6.9kJ/m2, 而且随着SBS的含量继续增加, 其冲击强度还在不断上升, 并且上升的幅度还比较大, 特别表现在二阶共混, 此时的SBS可能已经形成了连续相。

根据银纹理论, 弹性体颗粒在增韧塑料中起到一种应力集中物作用, 它可以引发并且阻止银纹发展成为裂缝, 而当塑料相中一个迅猛增长着的银纹进入到弹性体以后, 便会发生强烈地分枝。这是由于银纹增长很快时, 在它的前端聚集着很大的能量, 因此, 在碰到弹性体颗粒时, 便会发生银纹分枝, 在弹性体四周引发出许多的银纹, 并吸收大量的能量, 避免材料被破坏[6,7]。

一阶和二阶共混在15%以后, 伴随着SBS含量的增加, 冲击强度的差别越来越大, 主要因为一阶共混中SBS的含量越多, 表现出的共混不均匀就越明显, 而二阶共混均匀的现象就在曲线上表现出来了。

综上所述, 二阶共混复合材料的性能都优于一阶共混, 下面对二阶共混工艺复合材料的性能作进一步的研究。

2.3 二阶共混的复合材料拉伸力学性能对比分析

图4和图5中可以看出, 样条的实验拉伸速度不同, 以较高的拉伸速度拉伸样条, 得到的断裂伸长率下降, 而拉伸强度上升。这主要是因为在拉伸速度上升时, 链段运动松弛时间必须降低到更低值才能与拉伸速度相适符, 但由于速度增加以后链段的松弛时间并没有随着降低, 材料来不及发生分子链段的改变就扯断, 从而导致材料的强度增加, 断裂伸长率下降。

2.4 二阶共混复合材料熔融指数的测定

据相关资料得知, PP的熔融指数 (MI) 为2.0~3.5g/10min[8], 而SBS的流动性比较差, 熔融指数也比较低。

由图6可以看出, 在PP树脂中加入SBS, 当SBS含量超过15%之后, 复合材料熔融指数显著下降。一个原因是因为SBS的MI比较小, 混的越多, 就使得共混的物料MI也越来越小, 慢慢的接近SBS的MI;另一个原因是PP与SBS在相容剂SEPS的作用下, 使其相互连接, 形成了一种类似于大分子链的关系, 从而提高了单一物料的分子量, 再由公式[9]η0=K1Mw (η0为黏度, K1为经验常数, Mw为平均分子质量) 得知, 共混物的黏度增大, 就使得其流动性越来越小, 从而使得熔融指数越来越小。

2.5 球晶实验

从图7和图8 (选用复合材料最佳性能, 即SBS含量为15%wt) 中的球晶实验对比图可以看出, 纯PP能够形成完整的球晶, 所生成球晶尺寸也较大, 而随着弹性体SBS的加入, 破坏了PP球晶的形态, 起到了细化PP晶粒的作用, 这是PP冲击性能提高的根本原因。在图8中找不到纯PP那样完整的球晶。从图中蓝色区域的分布大小和多少就可以看出PP结晶度是随着弹性体用量的增加而下降的, 这也就从微观上解释了PP/SBS复合材料强度下降和韧性提高的原因。

3 结论

(1) 工艺对比实验表明, 二阶共混的性能都比一阶共混的好, 为最佳的共混方法。

(2) 拉伸实验表明, 一阶和二阶共混中, 在基体PP加入SBS弹性体以后, 会大大改善其韧性, 在15%左右的时候最好, 用量少, 且能达到很好的效果。

(3) 熔融指数实验表明:SBS弹性体会降低基体的流动速度, 含量越多, 黏度越大, 越不易于成型。

(4) 加入SBS破坏了PP的结晶, 使其球晶得到细化, 是提高复合材料韧性的重要原因。

摘要：分别采用一阶、二阶熔融共混的方法制备出PP/SBS复合材料, 研究了该复合材料体系中不同含量的弹性体SBS对PP性能的影响。并通过冲击、拉伸和熔融指数等实验, 分析了共混物中SBS的含量对PP的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率和熔融指数等性能的影响。结果表明:在PP中加入了不同含量的弹性体SBS, 对其各种性能的影响均不相同, 通过对比一阶和二阶共混工艺的性能, 还得到二阶共混比一阶共混工艺性能好;同时得到在基体PP中加入15%的SBS, 其综合性能最好, 并且还大大改善了PP的冲击强度和韧性, 使其性能得以提高。

关键词：SBS,一阶共混,二阶共混,性能,球晶

参考文献

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[3]张留成, 瞿雄伟, 丁会利.高分子材料基础[M].北京:化学工业出版社, 2009, 11-12.

[4]陈宝书, 栾道成, 郭挺, 等.PP/SBS热塑性弹性体复合材料的性能研究[J].塑料, 2009, 38 (4) :16-18.

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[6]翟燕, 李东红, 赵国利, 等.PP/SBS共交联体系的研究[J].塑料工业, 2005, 33 (5) :88-91.

[7]白福臣, 杨永宽, 刘南安, 等.PP/SBS复合材料的冲击行为和缺口处的形态[J].塑料科技, 1994, 100 (2) :30-31.

[8]傅命杰.PP/SBS共混改性[J].现代塑料加工应用, 1989, 2:11-15.

PP材料 第6篇

近年来,关于纳米金刚石的研究很多,也取得了一些成果。纳米金刚石是平均粒径在纳米级范围内的纳米金刚石微粉,其表面粗糙度和摩擦系数更低;硬度比常规的金刚石低了10%~20%,更有利于后续的加工;表面光滑致密,晶界尺寸和缺陷比传统金刚石小。张来祥等[4]研究了纳米金刚石和CaCO3对PP性能的影响,结果发现添加纳米金刚石可提高PP复合材料各种力学性能。当纳米金刚石用量(质量分数)为4%时,PP复合材料比纯PP复合材料提高20%;冲击强度提高66%,抗拉强度提高39%。白波等[5]以纳米金刚石为乳化剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,制备出具有较强热稳定性的聚苯乙烯/纳米金刚石复合微球。纳米金刚石颗粒是一种具有良好性能和广泛应用前景的碳材料[6,7]。本研究以纳米金刚石为成核剂来改性PP,通过差示扫描量热法和偏光显微镜研究了纳米金刚石对PP非等温结晶行为的影响。

1 实验部分

1.1 原料

聚丙烯(PP,K8303,熔体流动指数和密度分别为2.00g/10min和0.92g/cm3),中国石化中原石油化工有限责任公司;纳米金刚石(平均粒径为10.31nm,粒径分布如图1所示),河南博锐科技发展有限公司。

1.2 复合材料的制备

将干燥纳米金刚石微粉按1∶5(质量比)的比例分散于无水乙醇中,超声处理15min,然后过滤,干燥待用。将纳米金刚石与PP按照纳米金刚石质量分数为0%、1%、3%、5%分别于190℃在双炼辊中混炼,接着在平板硫化机上压片,经退火消除内应力后制成样品。

1.3 样品测试

采用同步热分析仪(DSC,Evolution 24型,法国Setaram公司),将5mg试样放入同步热分析仪的坩埚中,在20mL/min的氩气保护下,从室温升至210℃,恒温5min消除热历史,然后从210℃分别以1、2、4和6K/min的降温速率等速冷却至室温,进行整个非等温结晶过程;将试样制成100μm左右厚度的薄膜,用带有热台的偏光显微镜(POM,XPF-500型,上海长方光学仪器有限公司)观察PP的结晶形态。

2 结果与讨论

2.1 PP及其复合材料的非等温结晶行为

由图2可以看出,在整个非等温结晶过程中,降温速率的降低,会导致PP结晶峰曲线不断增大并往左下方向移动。这主要是由于在较低的降温速率下,链段才有更多的时间运动进入晶格。表1是PP的非等温结晶动力学参数,从中可以看出,复合材料的结晶峰值温度Tp是随着金刚石含量的增加而增加,这表明纳米金刚石提高了PP在高温下的结晶能力。其中,当金刚石含量为5%,降温速率为6K/min时,结晶峰温度比纯PP提高了约1.61℃。图3给出了线性低密度聚乙烯(LLDPE)及其复合材料完全结晶后的POM图片。从图中可以看出,PP晶粒的尺寸比较大,结晶也比较完善。而添加少量的纳米金刚石,复合材料的晶粒尺寸减少了很多,结晶的完善程度也有所下降。

[(a)纯PP;(b)1%纳米金刚石;(c)3%纳米金刚石;(d)5%纳米金刚石]

图3 PP(a)及纳米金刚石/PP复合材料(b)的POM图

2.2 非等温结晶动力学

关于聚合物的非等温结晶方面的研究很多,主要用到的理论主要有:Avrami方程、MO法[8]、Ozawa方程及Kissinger方程等方法。根据理论假设的不同,这些方法往往存在着不足,结合起来对聚合物进行分析,可以达到很好的效果。

2.2.1 Jeziorny方法处理PP及其复合材料非等温结晶过程

Avrami方程起初是用来研究金属物质等温条件下的结晶过程,应用在高分子聚合物上面也具有很大的价值。方程主要涉及到Avrami速率常数Zt、Avrami指数n,方程具体形式如式(1)所示:

对于非等温结晶行为,该方程往往不能达到很好的效果,研究者对Zt进行修正,具体如式(2)所示:

图4所示为PP及纳米金刚石/PP复合材料复合材料的lg[-ln(1-X(t))]对lgt的曲线,拟合后的数据如表1所示。由图可知,曲线在结晶峰温度位置曲线发生明显的转折。Avrami指数(n值)的差异说明转折点前后结晶形式相差较大,结晶速率常数(Zc)的差异说明结晶速率差别也较大。这是因为结晶前主要是球晶的自由生长阶段,彼此没有相互接触;而在结晶后期,PP晶体之间相互接触,该阶段主要在低温区进行。从表1可以看出:n值在1.01~1.10之间变化,表明金刚石的加入对成核方式和成核机理影响不大;在相同降温速率下,当金刚石含量为1%时,半结晶时间(t1/2)小于纯PP,Zc大于纯PP,说明添加少量的金刚石可提高PP的结晶速率;当金刚石含量为3%和5%时,复合材料的Zc小于纯PP,这可能是因为纳米金刚石的过多加入,对PP分子链的阻碍作用大于异相成核对结晶速率的促进作用。

[(a)纯PP;(b)1%纳米金刚石;(c)3%纳米金刚石;(d)5%纳米金刚石]

2.2.2 Mo方程处理PP及其复合材料的非等温结晶动力学

Mo等根据之前的理论,将降温速率D与结晶时间t联系起来,确定出了衡量结晶速率快慢的指标F(T)。聚合物的结晶速率越大,与之对应的F(T)越小,这意味着聚合物结晶越快。通常在某个相对结晶度下,根据Mo方程直线拟合后的截距计算得到F(T),Mo方程如式(3)所示:

图5为在相对结晶度分别为0.2、0.4、0.6、0.8下,PP及其复合材料的lgD与lgt的关系图。可以看出具有较好的线性关系。不同结晶度下F(T)随纳米金刚石含量变化而变化的规律图如图6所示,从中可以看出,在聚合物结晶的前期和末期,结晶速率比较慢;不同含量的纳米金刚石,得到的F(T)值发生了很大的变化。其中,当金刚石的添加量为1%时,复合体系的F(T)值总要比纯PP的小,这说明复合材料在整个结晶过程的结晶速率均大于纯PP,这与前面的分析是一致的。

[(a)纯PP;(b)1%纳米金刚石;(c)3%纳米金刚石;(d)5%纳米金刚石]

图6 Mo方程计算得到PP及其复合材料的F(T)值

图7 Ea随金刚石含量的变化曲线图

2.3 结晶活化能的计算

对于聚合物的非等温结晶过程,结晶活化能是表征其结晶行为的一个重要参数。考虑到不同的降温速率对非等温结晶过程的影响,Kissinger等给出了一种用结晶峰值温度Tp计算结晶活化能的方式,如式(4)所示:

通过lnD/Tp2对1/Tp作图,根据拟合直线的斜率就能计算得到结晶活化能Ea,如图7所示。从图中可以看出,纳米金刚石/LLDPE复合材料的结晶活化能随着纳米金刚石含量的增加呈现出先减小后增加。当纳米金刚石的含量为3%时,复合材料的Ea达到最小值21.08kJ/mol;当含量达到5%时,Ea达到最大值22.72kJ/mol,这可能是由于过多的纳米金刚石阻碍了聚合物的分子链运动进入晶格。

3 结论

用差示扫描量热法和偏光显微镜研究了纳米金刚石/PP的非等温结晶行为,并计算出复合材料的Ea。研究结果表明,纳米金刚石的加入,可以改变聚合物的结晶性能,降低了晶粒尺寸,并且提高了聚合物结晶峰值温度;通过Zt、F(T)和t1/2值得出,当添加质量分数为1%的纳米金刚石,复合材料的结晶速率最大。复合材料的结晶活化能随着纳米金刚石含量的增加呈现先减少后增加,当纳米金刚石含量为3%时,复合材料的结晶活化能达到最低值21.08kJ/mol。

参考文献

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[5]白波,陈志红,王莉平.聚苯乙烯/纳米金刚石复合微球的制备及性能测定[J].化工新型材料,2007,35(12):60-62.

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PP材料 第7篇

随着汽车轻量化技术的发展, 复合材料在汽车上的应用越来越广泛, 复合材料的应用方向也正在由车身及内、外饰装饰件向结构件和功能件延伸。长玻纤增强热塑性复合材料 (Long Fiber Reinforced Thermoplastics, 简称LFT) 是近年来研究的热点之一, 其中长玻纤增强聚丙烯 (LFT-PP) 材料以较小的密度和较低的价格、较高的强度和刚性、以及良好的抗冲击强度和优良的抗蠕变性能而获得了更多的关注。

长玻纤增强PP材料是长玻纤增强复合材料的一种。与常见的短玻纤增强材料相比, 主要用10~12 mm长度的玻璃纤维增强树脂基体, 可以更明显地提高材料的强度和刚性, 并提高抗冲击性能, 同时保持了短纤维复合材料易于加工的特点[1]。长玻纤增强PP材料可以采用注塑成型工艺成型形状复杂的零部件, 目的是通过集成分零件结构减少零部件的数量。该材料正在作为替代短玻纤增强工程塑料 (如PA、PBT和POM等) 和部分金属部件的材料, 逐步成为模块化设计的零部件的载体。

2 问题的提出

在北汽某款自主品牌车型的开发过程中, 为满足蓄电池托盘轻量化、降低振动噪声和减少蓄电池托盘腐蚀的要求, 对该车型蓄电池托盘的材料进行了重新定义。定义为塑料材料, 并按照塑料制品的设计过程分析和验证了蓄电池托盘塑料化技术的可行性。

3 蓄电池托盘的性能要求

为了合理地选择材料, 首先需要分析和了解蓄电池托盘的使用要求和使用条件。蓄电池托盘一般位于汽车前舱内, 通过支架固定在前纵梁上;蓄电池托盘承载重达16 kg的蓄电池, 在运行过程中要承受经常的颠簸振动, 以及加速、减速或转向等的侧面受力;工作环境最高温度约为120℃, 最低温度国内一般设置-40℃;蓄电池托盘容易接触到水或机油等介质, 要注意防腐。另外, 从汽车零部件设计原则方面还要尽量考虑轻量化、可回收性和低成本的要求。

蓄电池托盘一般选用厚度为1.2 mm的DC01钢板材料冲压成型, 托盘通过压板、两根拉杆和螺母与蓄电池固定, 通常称为“捆绑式”连接方式, 这种固定方式涉及的零部件多, 总体质量重。近年来也有采用通过带有固定侧板的托盘与小压板对蓄电池底部进行固定的方式, 固定方式简单可靠, 但仍然采用钢质托盘, 质量仍较重。北汽的目标是开发出固定方式简单可靠, 且质量更轻的塑料蓄电池托盘。

4 材料选择

随着长纤增强塑料技术的进步, 同时受成本压力的驱动, 长玻纤增强PP材料正在逐步取代部分短纤增强PA材料应用于汽车结构件[2], 表1是几种潜在应用于蓄电池托盘材料的物性对比。

注:a.DC01是冷轧低碳钢的一种, 表中为冷轧低碳钢板。b.SMC是片状模塑料 (Sheet Molding Compound) , 是以不饱和聚酯树脂为原料, 添加玻璃纤维、矿粉填料和催化剂等各种助剂组成的复合材料, 属于热固性塑料。c.PP-GM40是质量分数为40%的玻璃纤维毡增强PP材料, 表中数据为短切玻璃纤维增强类的GMT。

从表2得出以下结论。

a.PP-LGF40的弯曲模量与PA66-GF30、PBT-GF30和SMC的弯曲模量非常接近, 说明这几种材料的刚性比较接近。

b.PP-LGF40的缺口冲击强度比PA66-GF30和PBT-GF30的缺口冲击强度更高一些。

c.PP-LGF40的热变形温度超过150℃, 可以满足部件120℃的性能要求。

d.PP材料基本不吸水, 不像PA66吸水、PBT吸收热水并导致力学性能下降。

e.材料中玻纤长度的增加可以提高零部件的耐疲劳性能, 延长零件使用寿命。

f.PP-LGF40密度更低, 属于热塑性材料, 与热固性SMC相比, 更方便回收再利用, 环保性好。

g.与PP-GM40材料相比, PP-LGF40的强度和刚性较高;另外, PP-LGF40是用于注塑成型的材料, 可以成型结构复杂和壁厚较薄的零件, 而PP-GM40是用于模压成型的材料, 难以成型较为精细的加强筋。

与金属材料DC01相比, PP-LGF40的拉伸强度及弯曲强度与DCO1的屈服强度比较接近, 与DC01的抗拉强度还有一定差距;此外, PP-LGF40的模量7 800 MPa (约8 GPa) 与DC01 (杨氏模量一般接近210 GPa) 的刚性差距较大。因此, 塑料化蓄电池托盘需要从零件结构设计方面采取加强措施, 以达到金属蓄电池托盘的刚度。

综上, PP-LGF40较其他几种塑料材料更适合用于蓄电池托盘, 不仅可以实现零件轻量化的目标, 而且可以成型较为复杂的结构。

5 蓄电池托盘结构的设计及优化

零件的刚性不仅与材料刚性有关, 还与零件的厚度及结构有很大关系。在材料力学中, 抗弯刚度表示为EI, E为弯曲模量, I为横截面的转动惯量。钢板的截面为矩形, 其转动惯量计算公式见图1。

由上面公式可知, 矩形截面零件的抗弯刚度EI除了与材料的弯曲模量 (E) 成正比之外, 还与截面的转动惯量 (I) 成正比;而矩形截面零件的转动惯量与截面厚度的立方成正比, 与截面宽度成正比。因此, 当塑料件厚度增加时, 零件刚性将以厚度的立方倍增加, 例如壁厚增至原来的3倍时, 零件的刚性将增大至原来的27倍。按照等效刚度设计原则[3], 参照钢板结构的蓄电池托盘进行初步结构转化, 使用壁厚为3.5 mm的长玻纤增强PP塑料基本可以达到钢质蓄电池托盘的刚性, 同时该壁厚也满足常用塑料件的壁厚要求;然后按照塑料件的设计原则进行结构优化, 重点设计加强筋;另外注意壁厚要均匀, 将拐角结合处进行倒角优化, 以减少应力集中。

此外, CAE分析结果显示, 塑料蓄电池托盘的安装孔和侧向压边处的应力高于其他部位, 存在首先破坏的风险。所以产品工程师又加厚了3处安装孔的壁厚, 同时在安装孔周边设置贯穿到托盘平面的加强筋, 以提高安装孔处的强度和刚性;通过设置侧向及周边2 mm翻边来提高托盘侧立面的刚性, 并对托盘背面设置“井”字型加强筋 (整体壁厚为3.0 mm、筋的厚度为1.5 mm、筋高5 mm、间距52 mm) , 以提高蓄电池托盘的平面刚性。通过采取以上优化措施提高了蓄电池托盘的整体刚性。图2是蓄电池托盘的数模图片。

6 塑料蓄电池托盘的试制及其性能的验证与评价

6.1 塑料蓄电池托盘的试制

a.PP-LGF40材料:牌号A422-LG40 (玻纤长度为12 mm的粒料) , 上海普利特复合材料股份有限公司。

b.HTF250X1型注塑设备:宁波海天集团股份有限公司。

将待试制粒料在70℃条件下烘干1 h后, 倒入料筒用于注塑。注塑参数见表2和表3。

试制比较顺利, 注塑后的零件无飞边、毛刺和裂纹等外观缺陷, 冷却后称重基本在 (480±3) g范围内, 较为稳定。比钢制蓄电池托盘减重54%。图3是蓄电池托盘的实际照片。

6.2 性能验证与评价

按照北汽试验大纲要求, 对试制的蓄电池托盘进行了外观、性能及路试搭载试验, 测试结果见表4。

PP-LGF40蓄电池托盘经过环境试验、振动试验和道路耐久等试验后, 无异常及缺陷, 产品性能可靠, 而且减重50%以上, 达到了预期设计目标。

7 长玻纤增强PP材料的应用展望

长玻纤增强PP材料应用于汽车蓄电池托盘, 可以减轻零件质量、降低蓄电池振动噪声并减少蓄电池托盘的腐蚀, 此外还方便了包装运输和生产装配, 具有良好的实用价值。目前已在北汽股份两款自主品牌车型上获得批量应用。长玻纤增强PP材料可以在满足高强度和高刚性要求的基础上大幅减重;与工程塑料相比, 在成本上更具优势, 因此在未来汽车轻量化中必将扮演重要角色。

参考文献

[1]吴靖, 长玻纤增强热塑性复合材料的研究进展[J], 化工进展, 1995, (2) :1-4.

[2]鲁道夫·施陶贝尔 (Rudof Stauber) , 路德维希·福尔拉特 (Ludwig vollrath) .汽车工程用塑料外部应用[M].北京:化学工业出版社, 2011.

PP材料 第8篇

一、十年潜心研发, 产学研联手结硕果

近几年来, 采暖散热器行业发展之快, 新产品、新技术、新成果之多。热源种类及采暖设备已出现了多元化并存的发展趋势, 这对采暖散热器行业来说是一个很大的冲击和挑战。加速产品结构调整, 研发低碳技术, 生产低碳节能产品势在必行。北京百斯安复合材料有限公司是由北京德瑞高科技术有限公司重组后组建的专业研发导热复合材料的专业生产企业。近十年来, 公司以自主创新为企业发展动力, 联合大专院校专家、教授, 经多次试验, 对改性材料进行抗老化、抗压力、耐腐蚀、热膨胀系数匹配、热熔焊强度做了大量试验, 取得了一定的研制成果。

拥有3项发明专利技术, 专利号:ZL200910158238.6、ZL201220499185.1ZL201320876204.2。并将研发成果转化为生产力。

针对PP-NP改性材料散热器老化、寿命、超低温冻碎、散热热量等问题, 2015年4月份采暖散热器委员会宋为民主任、吴辉敏、关惠生副主任等考察了该企业生产线, 参观了PP-NP改性材料复合采暖散热器各道工序的加工。5月29日采暖散热器委员会主任宋为民、副主任吴辉敏、关惠生, 在北京百斯安复合材料有限公司总经理倪平、副总黄平陪同下专程考察了青海省刚察县PP-NP改性材料采暖散热器在供暖应用的情况。

刚察县为青海省海北藏族自治州辖县, 地域辽阔, 物产资源丰富, 生态畜牧业发达, 刚察县地处全国最美五大湖之首的青海湖盆地北部, 这里绝大部分地区海拔都在3400米以上, 属典型的高原大陆性气候。这里蓝蓝天上飘着白云, 白云下可以看到成群的牛羊, 环境优雅, 景色迷人。刚察县冬季寒冷, 气温在-25℃以上, 每年9月15供暖—5月15停暖, 供暖期可达8个月。夏秋温凉, 昼夜温差大, 1月平均气温-17.5℃, 7月平均气温11℃, 年平均气温-0.6℃。高山连绵, 南部低缓, 地域宽广。

2008、2012年北京百斯安复合材料有限公司先后在青海地区如:青海海兰州同仁党校、青海刚察商业街小区、青海刚察法院、金发花园小区、青海刚察酒店、刚察县虹桥商务宾馆共销售了一代和二代产品20余万片PP-NP改性材料采暖散热器。考察小组首先来到了刚察县虹桥商务宾馆, 金发花园小区。王经理介绍说:2012年宾馆从北京百斯安复合材料有限公司购进改性材料暖气片 (第二代) 1万多片。每个客房均为22.60平方米, 17片为一组 (600毫米中心距) , 到目前经过了3个供暖采暖期, 运行良好。随后, 我们来到了金发花园小区, 走访了小百货杂品店、超市等。陈经理介绍说:2008年从该企业购进改性材料暖气片 (第一代) 10几万片, 到目前经过7个供暖期, 运行良好。室内温度保持在22℃以上。陈经理介绍说:高原地区的供暖水质比较恶劣, 钢柱暖气片在我们地区使用2-3年有的暖气片就出现腐蚀漏水, 刚察县和周围几个县也有很多地区在使用这种改性材料暖气片。从考察的结果看PP-NP改性材料采暖散热器的确经受了高原恶劣水质的考验, 受消费者的信赖, 十年潜心研发首次在青海高原获得成功。

二、产品创新, 提升核心竞争力

近几年来, 采暖散热器行业新产品、新技术、新成果发展之快。热源种类及采暖设备已出现了多元化并存的发展趋势, 这对采暖散热器行业来说是一个很大的冲击和挑战。加速产品结构调整, 研发低碳技术, 生产低碳节能产品势在必行。百斯安公司在产品开发创新上不断寻找发展切入点、突破点。近十年来, 公司积极组织工程技术人员经大量市场调研、攻关, 投入了大量的人力、物力、先进设备装备, 开发研制了PP-NP新型改性材料复合内胆铝箔覆膜外衬铝翼管新型采暖散热器 (第三代) 。主要原材料为石油衍生品, 以无规共聚·晶体聚丙烯 (PP) 为主基料, 并辅以天然鳞片高碳石墨, 沥青基碳纤维等原料特殊制成, 原料无毒无害。无论是从原材料还是到成品, 做到了低能耗、低排放、低污染的环保节能型复合散热器, 推进了非金属复合材料散热器的生产与应用。

PP材料 第9篇

关键词：PET/PP非织造复合材料,汽车内饰,原料配比,模压成型

1 前言

近年来, 非织造复合材料作为一种新型的汽车内饰材料, 因具有技术含量高、附加值大等优点而越来越受到汽车供应商的关注。目前国内的汽车门内饰板、行李箱盖板、车顶板、车厢衬垫板和座椅靠背等零部件已大量使用PET/PP非织造复合材料。目前, 国内生产的大部分汽车PET/PP非织造内饰产品的面密度>2 200 g/m2, 克重较大, 且相关产品在储存和使用过程中存在收缩严重、尺寸稳定性差的问题;同时, 这些产品的隔热性能和甲醛释放量很难达到高标准汽车内饰的要求;特别是在PET/PP非织造复合材料的系统性研究方面鲜见报道[1,2]。本试验选取PET和PP两种原料纤维, 不添加其他增强材料或粘结剂, 从根本上做到甲醛含量的零排放;通过对PET/PP非织造毡的理论研究和试验分析, 在降低克重和保持材料较好力学性能的前提下, 成型面密度低于1 600 g/m2的纤维复合毡;研究模压参数和原料配比对PET/PP非织造复合材料性能的影响, 着重研究了如何提高PET/PP非织造复合材料的弯曲性能、尺寸稳定性和隔热性能。

2 试验

2.1 试验材料

试验用纤维的规格和来源见表1。其中低熔点的PP纤维 (熔点约为120℃) 为基体纤维, PET纤维为增强纤维。

2.2 PET/PP非织造复合材料的制备工艺

制备PET/PP非织造复合材料的工艺流程为:纤维原料开松混合梳理成网预针刺主针刺贴面模压成型。主要步骤如下。

(1) 原料纤维的开松和混合

将精确称重的PP纤维和PET纤维在预开松机上进行预开松后送入开松机进行开松和混合, 以达到使纤维均匀混合的目的。为研究PP纤维和PET纤维的配比对PET/PP非织造复合材料性能的影响, 选择PP纤维质量百分数为25%、30%、35%、40%、45%和50%进行试验。

(2) 原料纤维的梳理成网

纤维经开松和混合后, 通过开松机的出料口形成由单纤维组成的薄网, 采用四帘式铺叠成网的方式将其铺叠成薄网。

(3) 预针刺-主针刺成毡

将薄网针刺成面密度为350 g/m2的预针刺毡, 并对多层叠合的预针刺毡进行主针刺, 最终制得面密度约为1 400 g/m2的PET/PP非织造针刺毡[3]。成毡的针刺工艺参数见表2[4,5]。

(4) 模压成型

模压成型是利用PP纤维和PET纤维熔点的差异, 在一定温度下使PP纤维熔融, 将上述PET/PP非织造针刺毡模压成以PP为基体、PET为增强体的复合纤维板。从降低能耗的角度考虑, 选用了低熔点的PP纤维。为研究模压成型过程中温度、压力和时间等模压参数对PET/PP非织造复合材料性能的影响, 试验选取的模压温度分别为140、150、160℃, 模压压力分别为2、4、6 MPa, 模压时间分别为2、4、6 min。经正交设计[6,7]后, 测试并分析了PP含量为35%时, 上述参数对模压成型的PET/PP非织造复合材料的弯曲性能、尺寸稳定性、吸水性和隔热性能的影响, 并据此得到PET/PP非织造复合材料的最优模压成型工艺参数;在此参数条件下, 通过单因素试验设计方法, 研究PP纤维的配比对PET/PP非织造复合材料主要性能的影响。

3 试验结果与分析

3.1 模压参数对PET/PP非织造复合材料性能的影响

3.1.1 弯曲性能

弯曲性能是汽车内饰用PET/PP非织造复合材料主要的力学性能指标之一, 是保证PET/PP非织造复合材料能够正常装配、使用的最关键因素。模压参数 (温度、时间、压力) 对PET/PP非织造复合材料弯曲性能的影响见图1。

(1) 模压温度的影响

从图1看出, 随着模压温度的升高, PET/PP非织造复合材料的弯曲性能提高。这是因为PP纤维随着温度的升高而充分熔融, 粘度下降, 流动性增加, 有利于其在纤维间起到良好的粘结作用;但若使温度进一步升高, 则PP基体开始逐渐裂解, PP的第3级碳的分子链被切断, 导致PP基体的握持性不良, 使PET/PP非织造复合材料的弯曲性能下降[8]。在本试验中, 模压温度为160℃时, PET/PP非织造复合材料的弯曲性能最好。

(2) 模压时间的影响

从图1看出, 模压时间对PET/PP非织造复合材料的力学性能也有很大影响。模压时间短, PP熔融不充分, 不能很好地起到粘结作用, 材料的力学性能较差;随着模压时间的延长, 材料的力学性能随之提高;但模压时间过长, 会造成PP基体的裂解, 反而导致力学性能下降。本次试验结果表明, 模压时间为4 min时, 材料的力学性能最好。

(3) 模压压力的影响

模压压力增大有利于熔融PP基体的流动, 但同时也将PET纤维束压紧, 使纤维间的缝隙变小, 增加了PP浸透纤维束的难度。在本试验中, 最佳的模压压力为4 MPa。

表3列出了弯曲强度的方差分析结果。从中可以看出, 模压温度对PET/PP复合材料弯曲强度的影响最为显著。

3.1.2 尺寸稳定性

对于汽车内饰件而言, 其尺寸稳定性是需要加以重视的因素, 尺寸稳定性不好, 造成材料在储存和使用过程中产生较大尺寸变形, 对汽车内饰件的装配和正常使用造成很大困难。目前, 国内自主生产的汽车内饰材料的尺寸稳定性是一个较为突出的、亟待解决的问题。

模压参数对PET/PP非织造复合材料尺寸变化率的影响见图2, 尺寸变化率的方差分析结果见表4。

从图2和表4看出, 模压三因素对PET/PP非织造复合材料尺寸稳定性的影响都不具有显著性。应当指出的是, 在此次模压试验参数变化范围内, 非织造复合材料的尺寸稳定性均达到了较高的水平, 完全满足高性能汽车内饰材料尺寸变化率<±0.4%的要求。

3.1.3 吸水性

对汽车内饰用复合材料而言, 要求其具有较低的吸水率。高性能的汽车内饰复合材料 (尤其是作为汽车顶棚或车厢衬垫的内饰材料) 的吸水率应80 g/m2。模压参数对PET/PP非织造复合材料吸水率的影响见图3, 吸水率的方差分析结果见表5。

可以看出, 随着模压温度的升高, PP纤维充分熔融且流动性增加, 模压成型后, 凝固的PP会在PET纤维表面形成很多细小空隙, 使得PET/PP非织造复合材料的孔隙率提高、吸水性增大;另外, 由于温度升高使得部分PP裂解形成小分子也使得吸水性增加。而模压时间和模压压力对PET/PP非织造复合材料吸水率的影响则不大。总体来说, PET/PP非织造复合材料的吸水率较小, 完全满足高性能汽车内饰材料对吸水率的要求。

3.1.4 隔热性能

隔热性能是PET/PP非织造复合材料的重要指标之一。模压参数对PET/PP非织造复合材料导热系数的影响见图4, 导热系数的方差分析结果见表6。

从图4和表6看出, 模压成型的温度、时间和压力对PET/PP非织造复合材料的导热系数没有显著影响, 导热系数主要取决于材料的物理属性以及材料的密度大小[10]。

3.1.5 最佳模压工艺参数的验证

按上述试验确定的最佳模压工艺参数对PP含量为35%的PET/PP非织造针刺毡进行模压成型试验, 并对模压成型的纤维板进行了性能测试, 结果见表7。

由表7看出, 在最佳模压条件下成型的PET/PP非织造复合材料, 与上述试验的各组数据相比, 弯曲性能有显著的提高, 尺寸稳定性保持较好。

3.2 原料配比对PET/PP非织造复合材料性能的影响

改变原料纤维的比例, 在最佳模压工艺参数条件下成型PET/PP非织造复合材料, 分析PET纤维与PP纤维的配比对该复合材料各主要性能的影响。

3.2.1 弯曲性能

不同原料纤维的配比对PET/PP非织造复合材料弯曲性能的影响见图5。可以看出, 随着PP含量的增加, PET/PP非织造复合材料的弯曲性能明显提高;同时, PET/PP非织造复合材料的力学性能具有各向异性的特点, 横向 (即垂直于纤维铺叠方向) 的弯曲性能要优于纵向 (即纤维铺叠方向) 的弯曲性能。

图6为通过三维视频显微镜观察到的PET/PP非织造复合材料的形貌照片。可以看出, 图6b中PP纤维的熔融比例明显比图6a中的多, 粘结效果更好。这是因为随着PP含量的增加, 在模压成型过程中熔融PP纤维的比例增大, 对PET纤维和未熔融的PP纤维的粘结作用增强, 材料的弯曲性能随之提高。试验结果显示, 当PP纤维含量达到50%时, PET/PP非织造复合材料的横向和纵向两个方向的弯曲强度均>3.5 MPa、弯曲模量接近200 MPa。由于PET/PP非织造复合材料采用四帘式铺叠成网的方式, 纤网横向的缠结密度较大、结合紧密, 因此其横向的力学性能好于纵向。总体来说, 从提高PET/PP非织造复合材料弯曲性能的角度出发, PP的最佳含量为45%或50%。

3.2.2 尺寸稳定性

不同原料纤维的配比对PET/PP非织造复合材料尺寸稳定性的影响见图7。可以看出, PP含量对PET/PP非织造复合材料的尺寸变化率无明显影响, 材料的尺寸稳定性始终保持良好 (在试验范围内的尺寸变化率始终<±0.4%) 。另外, 还对该材料纵向和横向的尺寸稳定性进行了分析。结果表明, PET/PP非织造复合材料横向的尺寸变化表现为伸长、纵向的尺寸变化表现为收缩, 这也与四帘式铺叠成网方式有关。

3.2.3 吸水性

与PET纤维相比, PP纤维的吸水率并不大, 但PET/PP非织造复合材料的吸水率却随PP含量的增加而增大, 如图8所示。造成这种现象的原因是:随着PP含量的增加, 更多的基体成分充分熔融, 冷却后形成很多细小空隙, 导致PET/PP非织造复合材料的吸水率增加, PP纤维自身的芯吸作用也进一步提高了材料的吸水性能, 故PP含量的增加对控制吸水率是不利的。但即使PP含量为50%时, 其吸水率也远远小于高性能汽车内饰材料吸水率80g/m2的要求。

3.2.4 隔热性能

不同纤维原料配比对PET/PP非织造复合材料导热系数的影响见图9。可以看出, PP含量对PET/PP非织造复合材料的导热系数没有明显影响, PP含量为35%�50%时, 该材料的的导热系数基本相同, 原因在于PP纤维和PET纤维两者的隔热性能差异并不大。如果希望得到隔热性能更好的材料, 必须降低PET/PP非织造复合材料的密度或者在材料体系中添加其他诸如中空纤维或天然植物纤维等隔热性能较好的纤维材料。

随着PP含量的增加, PET/PP非织造复合材料的力学性能提高显著, 吸水率略有增加, 尺寸稳定性保持较好。但PP含量并不是越高越好, 基体和增强体充分粘结后, PP含量过多, 增强体材料的比例减少, 会导致材料的力学性能下降, 尺寸稳定性降低。同时, 基体纤维含量过多, 会使材料失去其柔软的质感, 起不到很好的装饰效果。

4 结论

(1) 制备了面密度<1 600 g/m2的汽车内饰用PET/PP非织造复合材料。与目前汽车内饰用PET/PP非织造复合材料相比, 克重降低、尺寸稳定性保持较好、无任何甲醛释放, 已用于多种重型载货车车顶棚内饰板的生产。

(2) 在模压三因素中, 对PET/PP非织造复合材料性能影响最大的因素是模压温度, 其次是模压时间和模压压力。

(3) 随着PP含量的增加, PET/PP非织造复合材料的弯曲性能显著提高、吸水率略有增加、尺寸稳定性保持良好。PP含量为45%或50%时, 该复合材料的各方面性能较好。

参考文献

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[4]бурибаеваин, 王惠中.研究和模拟针刺非织造材料生产工艺以预测产品物理机械性能并实现最优化[J].产业用纺织品, 2008, (3) :35-38.

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