文摘

Thermoplastic-based聚合物收集的重要性在几个工程电气、电子、汽车、航空航天、和结构。第二阶段的添加增援天然和合成纤维等改善thermoplastic-based聚合物的性质。热塑性塑料和天然纤维组合发现机械强度较低,不兼容,需要特殊的治疗合成天然纤维。目前的实验调查处理增强聚丙烯混合复合使用的玻璃组合(合成)/麻(自然)纤维的比例为0:35岁,5:30日10:25日和15:20钢筋5 wt %通过注塑增容剂。聚丙烯混合复合的显示测试结果表明改进的机械冲击和弯曲和抗拉强度的37.5%,14.2%,和21.1%,分别。热吸附特性进行评估通过热重分析仪器。它显示,大麻纤维分解复合有限的27°C到700°C。

1。介绍

最近,汽车行业扩大需求的新型轻质材料具有良好的耐腐蚀、高强度、低成本和良好的热行为。满足上述要求,行业感兴趣自然fibre-based聚合物基复合材料作为最好的选择材料,钢筋的灯丝,nanofiller,织物,导致增加综合性能(1,2]。在过去的几十年中,天然纤维增强热- /热固性塑料复合材料在汽车行业极大的提高。它能让一个对环境友好的、经济、减少体重,和可再生复合,导致增加强度和燃油经济性(3- - - - - -5]。最常见的天然纤维如洋麻、亚麻、大麻、黄麻密度减少,很容易的过程,和一些低成本的合成纤维相比,6- - - - - -9]。因此,聚合物基复合材料和天然纤维获得意识在各种工程领域,研究人员和行业。然而,天然纤维增强聚合物复合材料的主要缺点是降低兼容性,可怜的伸长,低冲击强度(10,11]。至关重要毗邻一个小数量的合成纤维添加到天然纤维增强聚合物复合材料通过物理或化学,导致增加兼容性(12]。

同样,加起来的重量可以减少与增加的经济运行性能的复合应用程序的汽车,结构,和航空航天13,14]。当前选择的聚丙烯(PP)、聚氯乙烯、聚乙烯也被视为矩阵材料由于其极端表现强劲的,可靠的,容易的过程,经济,比传统的热塑性塑料和良好的热稳定性。这是汽车应用程序(用于衬里材料15- - - - - -17]。polypropylene-based聚合物是通过天然大麻纤维增强等汽车零部件通过各种技术压缩成型,树脂传递成型、真空浸渍、和手上篮(18,19]。聚丙烯复合材料的开发使用40 wt %的大麻纤维通过压缩模具与电影叠加辅助路线。

结果发现刚度和强度高与其他天然纤维(20.,21]。碳化骨灰particulate-reinforced压缩模路线合成聚丙烯复合结果显示良好的耐磨性(22,23]。生物聚合物复合材料的合成与切碎的麻挤压设置注塑模具技术。实验结果发现,切碎的大麻纤维增强复合材料的刚度和抗弯强度(24]。同样,生物塑料复合材料是由大麻纤维(25]。作者研究了纤维的影响加载hemp-reinforced聚丙烯复合材料的机械和热性能(26]。他们发现的天然大麻纤维具有良好的热稳定性和机械强度增强而无钢筋聚合物复合材料。最近,聚合物涂层技术在传统钢铁材料增加与增加低成本制造耐腐蚀(27]。研究人员发现良好的摩擦学的性能之一聚丙烯复合钢筋与玄武岩纤维(28]。然而,天然纤维复合材料的杂化是一个很好的选择克服复合的穷人兼容性和力量。它有助于降低流程成本,增加热性能,限制了穿,和增强复合材料的力学性能。因此,当前的研究侧重于制造聚丙烯混合的复合,以及他们的热机的特点与次级强化纤维增强玻璃/麻。5 wt %增容剂的添加增加了聚丙烯/玻璃/大麻纤维粘合剂组合属性。发达聚丙烯混合复合热机的性能评估通过ASTM测试标准。

2。材料和处理细节

2.1。材料

PP6331年级选择聚丙烯作为基体材料,密度为0.90 g / cc和1.71克/ 10分钟在混合复合处理过程中熔体流动指数在230°C。选中PP6331级聚丙烯增强属性像高刚度、良好的热偏转,兼容性好,适用于食品和医疗产品存储与微波加热(2]。

天然大麻纤维剁成-12毫米大小,与大麻纤维和聚丙烯复合丰富与未成年人的e玻璃纤维(10毫米)杂化聚丙烯导致增加的机械和热性能。在各种天然纤维、大麻纤维是非常便宜,强,经久耐用。

2.2。合成PP6331混合复合

聚丙烯混合复合材料准备与宪法的玻璃/大麻纤维杂交利用增容剂所表1。初始阶段,所需数量的聚丙烯(PP6331)和玻璃/大麻纤维是由数字加权平衡加工配置±0.01 g的准确性。加权聚丙烯与玻璃/大麻纤维混纺的帮助下一个electronic-assisted机械搅拌器操作速度80 - 100转10分钟时间在180°C的温度。微妙的混合后的聚丙烯、玻璃和大麻纤维混合5 wt %的增容剂来增强聚丙烯基体和纤维之间的粘合性能22]。

表1
宪法的聚丙烯(PP6331)混合复合。

彻底混合矩阵和纤维宪法被送入注塑模具通过料斗,继续螺旋式驱动电动机通过颗粒喷射喷嘴。最后,熔融混合物注入预热模具形成所需的形状 毫米。发达复合材料自然对流冷却的温度升高。准备的聚丙烯混合复合样品如图1。


图1
开发聚丙烯(PP6331)混合复合材料样品。
2.3。评估过程的测试开发聚丙烯(PP6331)混合复合材料
2.3.1。热PP6331混合复合材料的吸附行为

热吸附性能的退化PP6331混合综合评估通过热重分析(TGA)配置的最大温度范围1000°C。Q500系列TGA用于查找热辐射的影响降解的复合减肥期间27°C到700°C 25°C /分钟热流率。

2.3.2。热挠曲温度研究开发PP6331混合复合材料

热偏转的影响开发聚丙烯混合复合样本估计的ASTM D648标准。三爪点修复测试样本,提供的热量是23°C /分钟。

2.3.3。开发了PP6331混合复合材料的力学性能

发达PP6331混合复合样品的力学性能实验测试的ASTM测试标准。悬臂梁式冲击韧性聚丙烯混合复合材料冲击试验机测试的配置了0 - 300 J能力追求通过ASTM月( )。万能拉力测试设备是用来评估下的抗拉和抗弯强度复合材料横向拖板10毫米/分钟的速度。据估计的标准D638(165毫米×19毫米×13毫米)和D790 ASTM。

3所示。结果和讨论

3.1。热吸附研究

热吸附性能的开发(PP6331)聚丙烯混合复合样品热重仪的估计。玻璃/麻的效果在聚丙烯复合纤维分解恒热流率的范围是评估25°C /分钟的温度跨度27°C到700°C。图2说明了热吸附性质;/大麻纤维增强聚丙烯混合合成与分解的重量。


图2
热吸附曲线PP6331混合复合材料。

在开始阶段,复合温度是27°C 25°C /分钟热流率,显示100%重量,而增加的温度超过27°C代表进步的减肥。这是由于降解聚丙烯结构重新区分纤维运动在更高的温度。分解由超过220°C显示两步降解曲线达到310°C。是因为在聚丙烯中加入增容剂混合复合胶粘剂性能增加,导致两个阶段提到的两步的分解率曲线。它被发现在次要的生理变化。这个物理变化可能是由于纤维与基体之间界面结合不同。然而,界面结合强度增加了添加5 wt %增容剂使更好的粘合性能。热吸附及其稳态流的管理可能会改变相位在蒸汽生成应用程序(29日]。主要观察分解率从296°- 302°C,但包含15 wt %的复合玻璃显示热能力比其他所有人。玻璃纤维具有良好的热力和机械性能,而纤维结合天然大麻纤维发现良好的热稳定性。同样,体重的75%,50%和25%比例的复合价值表2。此外,存在的玻璃纤维增强热稳定性和减少了退化的综合值称为表2,75%体重发生的温度范围从272°C到324°C。同样,50%和25%的体重被发现在325°C - 412°C和427°C - 471°C。超过550°C发现10 - 14%减肥由于分解层聚丙烯复合材料。它可能导致一个重要的物理复合的结构的变化。

表2
热聚丙烯混合复合材料的吸附行为。
3.2。热挠曲温度研究

热偏转的影响温度对玻璃/大麻纤维增强聚丙烯复合材料由ASTM D648评估标准。是基本数据被认为是在设计一个产品,需要尺寸稳定性和能承受特定温度跨度。同样,材料能保持弹性极限和在室温下保持其刚度。图3表明聚丙烯的热变形温度及其杂交组合包含玻璃/大麻纤维。


图3
热挠曲温度直方图PP6331及其混合复合材料。

PP6331的热变形温度是58°C,而添加玻璃纤维含量PP6331矩阵/大麻纤维增加了偏转温度从58样本1°C到121°C,确认图3。同样,样品2,3,4说明改进的复合热变形温度。141°C的最大热挠曲温度在60 wt % PP6331/15 20 wt %玻璃纤维/麻/ 5 wt %增容剂。是因为他们的e玻璃纤维可以承受的最高温度324°C和75%的体重,这是证明高于图热吸附性能曲线2。通常情况下,提高了复合材料的热变形温度的填充材料(15,26]。然而,麻与e玻璃纤维/聚丙烯复合杂化,达到最大的热特性和保留材料的刚度和减少的体积。发达复合材料维稳定,用于汽车门框,屋顶和框架应用程序。

3.3。PP6331混合复合材料的冲击强度

图4代表了悬臂梁式冲击强度直方图的插图PP6331混合复合含玻璃/大麻纤维。测量复合材料可以抵抗可能损坏结构的高冲击力,如骨折或弯曲。它直接与材料韧性。在这里,小数量的e玻璃纤维PP6331混合复合材料中起着至关重要的作用,能够承受高冲击载荷,导致裂纹扩展的集成没有打破复合。PP6331矩阵冲击强度低21 J / m。同时,添加35%的大麻纤维PP6331显示,90%提高冲击强度。


图4
PP6331混合复合材料的冲击强度。

进一步提高大麻纤维在PP6331矩阵杂交与0 wt %, 5 wt %, 10 wt %, 15 wt % e玻璃纤维增强PP6331混合复合材料的冲击强度。最大的冲击强度是55 J / m,样本中发现4。它提高了1.6倍的PP6331和37.5%的样品1。然而,少量的e玻璃纤维增强抵抗冲击载荷、和5 wt %增容剂增加矩阵和纤维之间的合适的粘合剂。玻璃纤维具有良好的断裂韧性属性(22]。

3.4。PP6331混合复合材料的弯曲强度

e玻璃纤维含量的影响在麻/ PP6331复合材料的弯曲强度如图5。它是观察从图5的挠曲强度PP6331杂交综合指数的增加显著增加;/大麻纤维。PP6331矩阵的挠曲强度为44.1 MPa,及其属性的掺入显著提高麻35岁wt %最大显示91 MPa。它的强度提高了1.06倍PP6331矩阵的力量。同时,将e玻璃纤维添加到麻/ PP6331矩阵的挠曲强度高于unhybridized PP6331矩阵。复合含5 wt %, 10 wt %,和15 wt %的e玻璃纤维显示了优越的挠曲强度95 MPa, 98 MPa, 104 MPa。示例4发现最大PP6331材料的抗弯强度和提高了1.4倍和14.2%相比,示例1。挠曲强度的增加是由于他们足够的粘结纤维,使良好的纤维强度和抵抗运动。报告作者之一类似的声明在评价天然纤维增强聚丙烯biocomposite [10]。合成和天然纤维的存在可以承受的最大拉伸载荷和抵抗内部运动。


图5
PP6331混合复合材料的弯曲强度。
3.5。PP6331混合复合材料的抗拉强度

e玻璃的抗拉强度变化/大麻纤维增强PP6331杂交组合在图表示6。纤维是35 wt %的整体贡献,和e玻璃纤维的含量变化从0 wt % 15 wt %的间隔5 wt %。同样,5 wt %的增容剂添加PP6331 /玻璃/大麻纤维混合复合,增加粘附行为的综合。开发了复合材料的抗拉强度是由万能拉力试验装置测试了手动控制器由电子辅助绘图机。横向拖板运动只限于10毫米/分钟。相应地,每一个反应,生理变化的复合而著称。


图6
PP6331混合复合材料的抗拉强度。

PP6331的抗拉强度是发现30.3 MPa,和玻璃/大麻纤维的掺入比为0:35显示52 MPa和58 MPa指出在5:30纤维比率(样2),样品1相比提高了11.53%。从这个,PP6331与e玻璃纤维的杂交证实。进一步增加在PP6331 e玻璃纤维复合发现增加复合材料的抗拉强度。正是由于reaction-free聚丙烯矩阵完全结合了短切纤维填料(2,10]。从图确定的更高的抗拉强度6显示包含15 wt %的复合玻璃纤维/ 20 wt %的比例恒重的大麻纤维添加增容剂(5 wt %) 63 MPa, PP6331矩阵的提高了1.07倍和21.1%的样品1。的最大复合增强是由于麻的合并,限制对高强度拉伸断裂载荷。

3.6。扫描电镜显微照片的样品4聚丙烯混合复合

图7说明了样品的扫描电子显微镜照相术4聚丙烯混合复合材料包含15 wt %的e玻璃纤维和麻混纺的20 wt % 5 wt %的增容剂。这个组合达到最大拉伸、冲击和弯曲强度比其他成分。显微照片的黑暗与光场图像代表了大麻和e玻璃纤维。这是显示在图7e玻璃和大麻纤维与基本矩阵。与聚丙烯纤维都是统一保税矩阵阶段增加粘合剂的特性。这是证明良好的界面粘结,提高机械和热性能。


图7
扫描电镜显微照片(示例4)聚丙烯混合复合。

4所示。结论

当前调查聚丙烯混合热物性参数和力学性能参数组合成功丰富通过使用不同的重量比例为0:35岁,5:30日10:25日和15:20玻璃/大麻纤维杂交利用5 wt %增容剂通过注塑技术。评估实验ASTM测试结果表明热吸附特性的热重量分析PP6331混合复合发现75%的体重发生在272°C到324°C和50%和25%的体重被发现在325°C - 412°C和427°C - 471°C,分别。热挠曲温度对60 wt % PP6331/15 20 wt %玻璃纤维/麻/ 5 wt %增容剂是141°C。因此,开发复合15 wt % e玻璃纤维可以在尺寸上汽车门框稳定在较高的温度,屋顶和框架应用程序。等力学性能的影响、抗拉和抗弯强度试样4有55 J / m的最大强度63 MPa,和104 MPa和改进的1.6倍,1.4倍和1.07倍的PP6331示例1。

数据可用性

手稿中所需的所有数据是可用的。

的利益冲突

作者声明没有利益冲突。