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聚丙烯/玻璃纖維（PP/GF)復(fù)合材料作為一種通用熱塑性增強(qiáng)復(fù)合材料，具有密度小、彈性模量高、強(qiáng)度高、耐化學(xué)藥品性能好、熱變形溫度高、尺寸穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。因而國內(nèi)外對(duì)PP/GF復(fù)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(fù)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(fù)合木龍料，研究了復(fù)合材料的配方組成對(duì)注射成型工藝的影響，以得到較好的注射成型工藝參數(shù)，從而獲得性能優(yōu)異的PP/GF復(fù)合材料注塑制品。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1．1主要原料
PP/GF復(fù)合材料：GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%～40%，自制。
1．2主要設(shè)備、儀器
熔體流動(dòng)速率（MFR）儀：XRL- 400A型，河北承德材料試驗(yàn)機(jī)廠；
注塑機(jī)：SZ-120型，揚(yáng)州通用機(jī)械有限公司；
電子萬能試驗(yàn)機(jī)：WDS-10型，濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠；
簡支梁沖擊試驗(yàn)儀：XCT-40型，河北承德材料試驗(yàn)機(jī)廠。
1.3試樣制備
將不同配方的PP/GF復(fù)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(shù)注射成型，制得PP/GF復(fù)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(fù)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(xiàn)的第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)（粘流態(tài)轉(zhuǎn)變點(diǎn)）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(fù)合材料在80℃下烘干1-2h后，利用注塑機(jī)在相同時(shí)間不同壓力下進(jìn)行對(duì)空注塑，待射出物冷卻至室溫后稱重，并記錄冷卻時(shí)間，計(jì)算出單位時(shí)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(jié)果與討論
2.1 PP/GF復(fù)合材料的配方時(shí)MFR的影響
圖1示出不同GF含量下，未加助劑與加有偶聯(lián)劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％）和加有接枝改性劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％）的PP/GF復(fù)合材料的MFR。
從圖1可以看出,隨著GF含量的增加，PP/GF復(fù)合材料的MFR迅速下降。在低GF含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于25 %）下，加人偶聯(lián)劑或接枝改性劑的復(fù)合材料的MFR高于未加助劑的；而在高GF含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于25 %）下，出現(xiàn)了相反的現(xiàn)象。許多研究表明，GF增強(qiáng)改性PP中，加人接技改性劑和偶聯(lián)劑，能大大改善增強(qiáng)效果，這是因?yàn)樗鼈兊臉O性官能團(tuán)與PP和GF產(chǎn)生了偶聯(lián)作用，而這種作用會(huì)限制大分子鏈的運(yùn)動(dòng)。但是，接枝改性劑和偶聯(lián)劑一般具有非極性長烴鏈，這些烴鏈又能起到潤滑作用。當(dāng)GF的含量較低時(shí)，只有部分偶聯(lián)劑和接技改性劑發(fā)揮了偶聯(lián)作用，剩余的主要起潤滑作用，復(fù)合材料的熔體流動(dòng)性高于未加助劑的；當(dāng)GF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到25%以上時(shí)，偶聯(lián)劑和接技改性劑主要起偶聯(lián)作用，結(jié)合GF限制分子鏈運(yùn)動(dòng)的作用，從而使加入偶聯(lián)劑或接枝改性劑的PP/GF復(fù)合材料的熔體流動(dòng)性高于未加助劑的。因此，偶聯(lián)劑或接枝改性劑對(duì)PP/GF復(fù)合材料的熔體流動(dòng)性有很大影響，在注射成型加工時(shí)需考慮其影響。
2. 2 PP/GF復(fù)合材料的配方對(duì)熔融溫度的影響
圖2示出PP/GF復(fù)合材料的配方對(duì)熔融溫度的影響
從圖2可以看出，隨著GF含量的增加，復(fù)合材料熔融溫度增加。這是因?yàn)橐环矫鍳F的熔點(diǎn)比PP高很多，GF還大大阻礙了PP分子的熱運(yùn)動(dòng)；另一方面GF的加人起到了成核劑的作用，使PP的結(jié)晶度大為增加。另外，在低GF含量下，加入偶聯(lián)劑或接枝改性劑的PP/GF復(fù)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(xiàn)相反的情況。這是因?yàn)?，在低GF含量下，偶聯(lián)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(dòng)性，使材料的熔融溫度降低；在高GF含量下，偶聯(lián)劑和接枝改性劑主要起偶聯(lián)作用，阻礙和限制了PP大分子的運(yùn)動(dòng)，這使得PP要在較高的能量（溫度）下才能運(yùn)動(dòng)，因而提高了材料的熔融溫度。在PP/GF復(fù)合材料的注射成型加工中，應(yīng)根據(jù)GF的含量和是否加有助劑，適當(dāng)調(diào)整塑化熔融溫度。
2.3 PP/GF復(fù)合材料的配方對(duì)注射速率的影響[-page-]
由以上討論可知，GF和助劑對(duì)PP/GF復(fù)合材料的熔體流動(dòng)性和熔融溫度有較大的影響，這會(huì)使注射成型加工過程中復(fù)合材料的注射速率受到很大影響。圖3示出PP/GF復(fù)合材料的配方對(duì)注射速率的影響。
由圖3可以看出，隨著GF含量的增加，復(fù)合材料的注射速率逐漸降低。在低GF含量下，加人偶聯(lián)劑或接枝改性劑的PP/GF復(fù)合材料的注射速率高于未加助劑的；而在高GF含量下，出現(xiàn)了相反的現(xiàn)象。這與圖1中的變化趨勢(shì)相似。因此在pp/GF復(fù)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(lián)劑或接枝改性劑的復(fù)合材料時(shí)，為了得到較高的注射速率，提高生產(chǎn)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(yīng)以提高注塑壓力為宜。
2.4注射成型工藝參數(shù)對(duì)不同配方的PP/GF復(fù)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(shù)對(duì)不同配方的 PP/GF復(fù)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(fù)合材料，試樣B、試樣C分別為加人接枝改性劑和偶聯(lián)劑的復(fù)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(dá)到良好的力學(xué)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(shí)，外觀不飽滿，存在凹陷現(xiàn)象，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度也較低；注塑壓力過高，復(fù)合材料的力學(xué)性能提高不大，但試樣難以出模。因此，針對(duì)PP/GF復(fù)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(shí)間和冷卻時(shí)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(shí)間和冷卻時(shí)間均高于試樣A。這是因?yàn)镚F和助劑的加入使得復(fù)合材料流動(dòng)性降低，充模困難，而且GF和改性劑導(dǎo)致材料熱阻增加，傳熱速率減慢。因此相應(yīng)的保壓壓力、保壓時(shí)間及冷卻時(shí)間都應(yīng)延長。
3 結(jié)論
（1)在低GF含量下，加人偶聯(lián)劑或接枝改性劑的PP/GF復(fù)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(xiàn)相反的現(xiàn)象。
（2)在高GF含量下，加入偶聯(lián)劑或接枝改性劑的PP/GF復(fù)合材料要達(dá)到良好的力學(xué)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(shí)間和冷卻時(shí)間。