聚丙烯/玻璃纖維（PP/GF)復合材料作為一種通用熱塑性增強復合材料，具有密度小、彈性模量高、強度高、耐化學藥品性能好、熱變形溫度高、尺寸穩定性好、價格低廉等優點，應用十分廣泛。因而國內外對PP/GF復合材料已有廣泛深人的研究，主要多集中在如何獲得高性能的配方及其制備上。而PP/GF復合材料的配方組成也是影響其成型工藝性能的重要因素。本研究基于自制的PP/GF復合木龍料，研究了復合材料的配方組成對注射成型工藝的影響，以得到較好的注射成型工藝參數，從而獲得性能優異的PP/GF復合材料注塑制品。
1  實驗部分
1．1主要原料
    PP/GF復合材料：GF質量分數5%～40%，自制。
1．2主要設備、儀器
    熔體流動速率（MFR）儀：XRL- 400A型，河北承德材料試驗機廠；
    注塑機：SZ-120型，揚州通用機械有限公司；
    電子萬能試驗機：WDS-10型，濟南試驗機廠；
    簡支梁沖擊試驗儀：XCT-40型，河北承德材料試驗機廠。
1.3試樣制備
    將不同配方的PP/GF復合材料在80`C下烘干1 -2 h后，分別按照不同的注塑工藝參數注射成型，制得PP/GF復合材料試樣。
1．4性能測試
    MFR按GB/T 3682-2000測試；
    熔融溫度：利用MFR儀測試，先加上負荷，然后逐漸升高溫度，記錄每升高50C的變形量（壓出量），繪出溫度-形變曲線圖，將曲線圖上出現的第二個轉折點（粘流態轉變點）的溫度（取5次的平均值）作為熔融溫度；
    注射速率：將不同配方的PP/GF復合材料在80℃下烘干1-2h后，利用注塑機在相同時間不同壓力下進行對空注塑，待射出物冷卻至室溫后稱重，并記錄冷卻時間，計算出單位時間的注射量，即注射速率；
    拉伸性能按GB/T 1040-1992測試；
    沖擊性能按GB/T 1043-1993測試。
2  結果與討論
2.1 PP/GF復合材料的配方時MFR的影響
    圖1示出不同GF含量下，未加助劑與加有偶聯劑（質量分數為5％）和加有接枝改性劑（質量分數為3％）的PP/GF復合材料的MFR。

    從圖1可以看出,隨著GF含量的增加，PP/GF復合材料的MFR迅速下降。在低GF含量（質量分數小于25 %）下，加人偶聯劑或接枝改性劑的復合材料的MFR高于未加助劑的；而在高GF含量（質量分數大于25 %）下，出現了相反的現象。許多研究表明，GF增強改性PP中，加人接技改性劑和偶聯劑，能大大改善增強效果，這是因為它們的極性官能團與PP和GF產生了偶聯作用，而這種作用會限制大分子鏈的運動。但是，接枝改性劑和偶聯劑一般具有非極性長烴鏈，這些烴鏈又能起到潤滑作用。當GF的含量較低時，只有部分偶聯劑和接技改性劑發揮了偶聯作用，剩余的主要起潤滑作用，復合材料的熔體流動性高于未加助劑的；當GF的質量分數增加到25%以上時，偶聯劑和接技改性劑主要起偶聯作用，結合GF限制分子鏈運動的作用，從而使加入偶聯劑或接枝改性劑的PP/GF復合材料的熔體流動性高于未加助劑的。因此，偶聯劑或接枝改性劑對PP/GF復合材料的熔體流動性有很大影響，在注射成型加工時需考慮其影響。
2. 2 PP/GF復合材料的配方對熔融溫度的影響
    圖2示出PP/GF復合材料的配方對熔融溫度的影響

    從圖2可以看出，隨著GF含量的增加，復合材料熔融溫度增加。這是因為一方面GF的熔點比PP高很多，GF還大大阻礙了PP分子的熱運動；另一方面GF的加人起到了成核劑的作用，使PP的結晶度大為增加。另外，在低GF含量下，加入偶聯劑或接枝改性劑的PP/GF復合材料的熔融溫度低于未加助劑的；而在高GF含量下，則出現相反的情況。這是因為，在低GF含量下，偶聯劑和接枝改性劑具有一定的潤滑作用，增加了PP分子的流動性，使材料的熔融溫度降低；在高GF含量下，偶聯劑和接枝改性劑主要起偶聯作用，阻礙和限制了PP大分子的運動，這使得PP要在較高的能量（溫度）下才能運動，因而提高了材料的熔融溫度。在PP/GF復合材料的注射成型加工中，應根據GF的含量和是否加有助劑，適當調整塑化熔融溫度。
2.3 PP/GF復合材料的配方對注射速率的影響[-page-]
    由以上討論可知，GF和助劑對PP/GF復合材料的熔體流動性和熔融溫度有較大的影響，這會使注射成型加工過程中復合材料的注射速率受到很大影響。圖3示出PP/GF復合材料的配方對注射速率的影響。

    由圖3可以看出，隨著GF含量的增加，復合材料的注射速率逐漸降低。在低GF含量下，加人偶聯劑或接枝改性劑的PP/GF復合材料的注射速率高于未加助劑的；而在高GF含量下，出現了相反的現象。這與圖1中的變化趨勢相似。因此在pp/GF復合材料注射成型過程中，特別是在高GF含量下注射成型加入偶聯劑或接枝改性劑的復合材料時，為了得到較高的注射速率，提高生產效率，需要較大幅度地提高塑化熔融溫度或注塑壓力，但提高塑化熔融溫度受到PP降解溫度的限制，所以應以提高注塑壓力為宜。
2.4注射成型工藝參數對不同配方的PP/GF復合材料性能及試樣外觀的影響
    表1為高GF含量下注射成型工藝參數對不同配方的 PP/GF復合材料性能及試樣外觀的影響（試樣A為未加助劑的PP/GF復合材料，試樣B、試樣C分別為加人接枝改性劑和偶聯劑的復合材料試樣）。

     由表1可以看出，試樣A只需在65MPa的注塑壓力下就能達到良好的力學性能和外觀水平，而試樣B和試樣C則需要80 MPa。注塑壓力過低，試樣不密實，外觀不飽滿，存在凹陷現象，復合材料的拉伸強度和沖擊強度也較低；注塑壓力過高，復合材料的力學性能提高不大，但試樣難以出模。因此，針對PP/GF復合材料配方的不同，采用合適的注塑壓力，才能獲得性能和外觀俱佳的注塑制品。
    在注射成型過程中，保壓壓力、保壓時間和冷卻時間也是影響制品性能的重要因素。由表1可以看出，試樣B和試樣C所需要的保壓壓力、保壓時間和冷卻時間均高于試樣A。這是因為GF和助劑的加入使得復合材料流動性降低，充模困難，而且GF和改性劑導致材料熱阻增加，傳熱速率減慢。因此相應的保壓壓力、保壓時間及冷卻時間都應延長。
3   結論
    （1)在低GF含量下，加人偶聯劑或接枝改性劑的PP/GF復合材料的MFR和注射速率要比未加助劑的高，塑化熔融溫度比未加助劑的低；在高GF含量下，出現相反的現象。
    （2)在高GF含量下，加入偶聯劑或接枝改性劑的PP/GF復合材料要達到良好的力學性能和制品外觀水平，需要采用較高的注塑壓力、保壓壓力，較長的保壓時間和冷卻時間。