2004年第5期 玻璃钢/复合材料 用万能材料实验机,以3mm/min的速度进行拉伸,直维,SS提高只有2.7%,改善甚微。其原因主要是 至试样产生缩颈为止。对热固性树脂须加热一定温由于此时界面没有产生任何化学反应,仍然属于物 度,以便使基体树脂具备一定塑性变形的能力 理型结合。聚丙烯表面能很低,只依靠物理结合是 不同界面处理的单丝纤维试样中纤维的断裂长很难达到足够强度的。MP100APS组为基体使用 度分布状态如图4所示。PPf表示基体为纯聚丙酸酐改性的功能化聚丙烯,同时纤维使用KH550处 烯,玻璃纤维表面无任何偶联剂;PAPS表示基体为理,此时由于在界面上形成了化学键结合,SS提高达 纯聚丙烯,玻纤表面经KH550处理;MP0APS表23.9%。界面化学键结合的结构由图5表示 示基体为纯酸酐接枝改性的功能化聚丙烯,玻纤表 MA-PP 面经KH550处理。每一组数据都为10个样品, 300个以上数据统计所得平均结果。 CH2-C-CHE-CH- CH-CH CHCI RNHZ CH. RNHE PP-APS 图5玻纤表面KH550与功能化聚丙烯 反应形成化学键示意 图6是聚丙烯基体中酸酐改性功能化聚丙烯的 MP10O-APS 添加量与聚丙烯/玻纤间ISS的对应关系曲线。由 图可知,随着酸酐改性功能化聚丙烯添加量的增加, ISS也逐渐增加,当功能化聚丙烯添加量达10%后 ISS趋于9.2MPa。这是由于当酸酐改性功能化聚 丙烯添加量较少时,存在于界面上的酸酐官能团较 少,能够产生反应的点也就较少,因此胺基过剩,ISS 图4不同界面结合玻纤单丝的断裂长度分布 不同处理的纤维在单丝复合材料中的平均断裂 也较小;随着酸酐改性功能化聚丙烯的增加,酸酐官 长度列入表1。由纤维的平均断裂长度L结合式能团的浓度也逐渐增加,产生的反应点相应增多 (4)或(5)计算出该长度下纤维的断裂强度,结果也 性功能化聚丙烯添加量达10%后胺基已基本反应 列入表1中。再根据纤维的直径D(D=25.44m) 等数据,应用Kely等提出的式(6)1,即可求出纤 维与基体的ISS,结果列于表 表1不同处理单丝纤维复合材料的ISs 维处理 纤维平均裂纤维强界面剪切提高程 式基体形式 长度Lmm度/GPa强度/MPa度/% 碱显回 PPf PPAPS KH55 2.440.724 H550MP000.760.7329.20233,9 功能化聚丙烯含量%1416 ISS=Ko×/2L 其中K=0.75。 图6ISs与功能化聚丙烯含量的对应关系 从表1看出, PPAPS组只用了KH550处理纤 (下转第23页) FRP/ CM 2004. No 5 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net用万能材料实验机 ,以3mm/ min 的速度进行拉伸 ,直 至试样产生缩颈为止。对热固性树脂须加热一定温 度 ,以便使基体树脂具备一定塑性变形的能力。 不同界面处理的单丝纤维试样中纤维的断裂长 度分布状态如图 4 所示。PP2f 表示基体为纯聚丙 烯 ,玻璃纤维表面无任何偶联剂;PP2APS 表示基体为 纯聚丙烯 ,玻纤表面经 KH2550 处理;MP1002APS 表 示基体为纯酸酐接枝改性的功能化聚丙烯 ,玻纤表 面经 KH2550 处理。每一组数据都为 10 个样品 , 300 个以上数据统计所得平均结果。 图 4 不同界面结合玻纤单丝的断裂长度分布 不同处理的纤维在单丝复合材料中的平均断裂 长度列入表 1。由纤维的平均断裂长度 L ,结合式 (4) 或(5) 计算出该长度下纤维的断裂强度 ,结果也 列入表 1 中。再根据纤维的直径 D (D = 25144μm) 等数据 ,应用 Kelly 等提出的式 (6) [7 ] ,即可求出纤 维与基体的 ISS ,结果列于表 1。 表 1 不同处理单丝纤维复合材料的 ISS 样品 纤维处理 方式 基体形式 纤维平均断裂 长度 L/ mm 纤维强 度/ GPa 界面剪切 强度/ MPa 提高程 度/ % PP2f 空白 PP 3119 01922 2175 PP2APS KH2550 PP 2144 01724 2183 217 MP1002 APS KH2550 MP100 0176 01732 9120 23319 ISS = Kσ×D/ 2L (6) 其中 K = 0175。 从表 1 看出 ,PP2APS 组只用了 KH2550 处理纤 维 ,ISS 提高只有 217 % ,改善甚微。其原因主要是 由于此时界面没有产生任何化学反应 ,仍然属于物 理型结合。聚丙烯表面能很低 ,只依靠物理结合是 很难达到足够强度的。MP1002APS 组为基体使用 酸酐改性的功能化聚丙烯 ,同时纤维使用 KH2550 处 理 ,此时由于在界面上形成了化学键结合 ,ISS提高达 23319 %。界面化学键结合的结构由图 5 表示。 图 5 玻纤表面 KH2550 与功能化聚丙烯 反应形成化学键示意 图 6 是聚丙烯基体中酸酐改性功能化聚丙烯的 添加量与聚丙烯/ 玻纤间 ISS 的对应关系曲线。由 图可知 ,随着酸酐改性功能化聚丙烯添加量的增加 , ISS 也逐渐增加 ,当功能化聚丙烯添加量达 10 %后 ISS趋于 912MPa。这是由于当酸酐改性功能化聚 丙烯添加量较少时 ,存在于界面上的酸酐官能团较 图 6 ISS 与功能化聚丙烯含量的对应关系 (下转第 23 页) 少 ,能够产生反应的点也就较少 ,因此胺基过剩 ,ISS 也较小 ;随着酸酐改性功能化聚丙烯的增加 ,酸酐官 能团的浓度也逐渐增加 ,产生的反应点相应增多 , ISS 随之增大 ,而未反应胺基则逐渐减少 ;当酸酐改 性功能化聚丙烯添加量达 10 %后胺基已基本反应 , 2004 年第 5 期 玻 璃 钢 / 复 合 材 料 15 FRP/ CM 2004. No. 5