聚丙烯的熔体黏度高,分子极性低,在熔融浸渍玻璃纤维丝束生产长玻纤增强PP粒料时难以浸透玻璃纤维丝束,难以与玻璃纤维产生良好的界面粘合,因此需要对PP进行改性,以提高其流动性和极性。本文研究了马来酰亚胺类单体N-苯基马来酰亚胺(N-PMI)和N,N’-4,4’-二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)在引发剂过氧化二特丁基(DTBP)作用下对聚丙烯的熔融接枝改性,用红外光谱(FT-IR)对接枝产物的结构进行了表征;用差示扫描量热仪(DSC)分析了改性聚丙烯的结晶结构;用TGA表征聚丙烯经熔融接枝改性后的热稳定性;考察了单体种类和用量、引发剂用量对改性聚丙烯(PP)熔融流动速率(MFR)和力学性能的影响。红外分析结果表明,单体N-PMI和BMI在有过氧化物和无过氧化物的情况下都接枝至PP上,且接枝效率随单体含量的增加而提高,在3份单体用量下最高可达38%。热分析实验表明,接枝改性增加了聚丙烯结晶内的缺陷,降低聚丙烯的熔点和结晶度;同时提高了PP的热稳定性,改性PP的起始热失重温度Tonset随单体含量的增加而显著提高,在3份单体用量下起始热失重温度Tonset比接枝改性前提高约40℃。在马来酰亚胺改性PP中,DTBP是提高PP流动性的主要因素。DTBP在提高流动性的同时也显著降低改性聚丙烯的抗冲击韧性。但随DTBP用量增加,改性PP的MFR迅速上升,而冲击强度变化并不显著。随着接枝单体N-PMI和BMI用量增加,改性PP的MFR先上升后降低,N-PMI的增幅大于BMI的增幅;冲击强度随单体用量增加先降低后升高,而弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度变化不大。在DTBP用量为0.05～0.2份,通过调整马来酰亚胺单体种类和用量,可在30～90 g/10 min范围内调节MFR,并使冲击强度维持在25 J/m左右。本研究在马来酰亚胺改性PP的基础上,加入了PTI以进一步提高PP的流动性;通过正交分析考察了N-PMI、BMI和PTI对MFR、冲击强度和热变形温度的影响以及N-PMI、BMI和PTI之间的交互作用;研究了PTI单独因子对改性PP的MFR和力学性能的影响;用差示扫描量热仪(DSC)和X-射线衍射(XRD)分析了改性PP的晶体结构;用TGA表征聚丙烯经改性后的热稳定性。正交实验结果表明,N-PMI、BMI和PTI对改性PP的MFR和热变形温度影响显著,但它们之间不存在交互作用,其对PP的冲击强度有一定影响,且存在交互作用,但不显著。PTI对纯PP的MFR影响不明显,但在PP加工温度下,PTI能溶于马来酰亚胺接枝改性的PP,大幅提高改性PP的MFR,并在注塑成型时析出结晶,成为可产生相变的增塑剂,同时改善马来酰亚胺改性PP料的流动性、热稳定性、热变形温度和力学性能。在优化实验的基础上,选用MFR达65g/10min,冲击强度25J/m左右的改性PP配料,于自主研制的熔融浸渍设备中浸渍连续玻璃纤维丝束,生产长玻璃纤维增强PP粒料。分析熔融浸渍效果,考察注塑工艺对玻璃纤维长度及分布和增强聚丙烯(LGFR-PP)力学性能的影响,探讨玻纤长度对LGFR-PP复合材料的影响;采用SEM观察玻璃纤维增强聚丙烯的断面形貌。在熔融浸渍法生产的LGFR-PP复合材料中,玻璃纤维的平均长度在0.7mm以上,大于传统加工方法所得的玻纤长度。所得LGFR-PP复合材料明显优于传统加工方法制备的短玻纤增强PP材料,可获得弯曲强度为180 MPa、冲击强度为239.5J/m、拉伸强度为112.0Pa、热变形温度达160℃的复合材料。在研究范围内,注塑工艺参数的变化对LGFR-PP的刚度、强度和热变形温度没有明显的影响,但随着螺杆转速的提高,复合材料的玻纤长度下降,所得LGFR-PP复合材料的抗冲击韧性先降低后上升。SEM结果表明,经过改性后的聚丙烯与玻纤界面的结合更好,用熔融浸渍法生产长玻纤增强改性的PP,其基体与纤维的界面粘结良好。
