纤维增强聚丙烯 学习翻译
纤维含量和化学处理对聚天冬氨纤维增强聚丙烯复合材料热性能的影响
采用热重法（TGA）和差示扫描量热法（DSC）研究了聚丙烯/聚天冬氨酸钡纤维复合材料的热行为和结晶行为。为提高纤维与基体的界面结合力，采用硅烷偶联剂对晶须Spartium纤维进行表面改性。评价了纤维含量和化学处理对热性能的影响。结果表明，聚天冬氨纤维在聚丙烯基体前降解，但其热稳定性高于纤维和基体。差示扫描量热法（DSC）测定结果表明，加入聚天冬氨酸（Spartium-Junceum）纤维可提高基体的结晶度。这些效应归因于这样一个事实，即晶质天冬氨纤维的表面起到了聚合物结晶的成核剂的作用，促进了纤维周围的生长和晶区的形成。
关键词：高分子复合材料；聚丙烯；聚天冬氨纤维；表面处理；热性能
1.1介绍
近年来，人们对天然纤维在热塑性复合材料中的增强作用进行了大量的研究。天然纤维的应用受到环境和经济问题的推动。天然纤维作为高分子复合材料的增强材料，具有成本低、密度低、生物可降解、可再生自然资源利用率高、力学性能好等优点。然而，这些天然纤维/聚合物复合材料的主要缺点似乎是亲水性天然纤维与疏水性热塑性基体之间的不相容性。
因此，为了研制出性能良好的复合材料，必须提高基体与纤维素纤维之间的界面结合力。在以纤维素纤维为填料的体系中，有多种方法可以促进界面粘附，如酯化、硅烷处理、接枝共聚、使用相容剂、等离子体处理和用其他化学品处理等。这些方法通常基于试剂的使用，试剂中含有能够与纤维素纤维的羟基结合的*能官**团。
大多数聚合物的性能通常受到机械、物理和热降解的影响。复合材料加工过程中温度和热残余应力的形成加速了材料的降解。热重分析（TGA）和差示扫描量热分析（DSC）可以为我们提供有关这些材料热稳定性的基本信息。
热重数据表明热分解的几个阶段、每个阶段材料的重量损失和阈值温度。TGA和衍生热重分析（DTG）都提供了有关材料降解性质和程度的信息。在差示扫描量热法中，与热事件相关的热流量可作为时间和温度的函数进行测量，从而获得有关复合系统熔化和相变的定量信息。
最近，Nekkaa等人在该实验室中使用了聚天冬氨纤维来增强聚丙烯。研究了纤维含量和纤维处理对纤维力学性能、动态力学性能和形态性能的影响。本文研究了经化学处理和未经处理的聚天冬氨酸纤维增强聚丙烯的结晶行为和热行为。实验采用热重分析和差示扫描量热法。
1.2实验
1.2.1材料
本研究中使用的聚合物基质是聚丙烯（PP）"B-up 123"（埃克森美孚化工），密度为905 kg/m3，在230°C下实验测定的熔体流动指数（MFI）为8.7 g/10 min。选择聚丙烯作为基质是因为它是一种主要的商品塑料，可以在分解温度以下进行加工。纤维素纤维的温度（约220°C）。
我们实验室制备了军天冬纤维。从当地原料中提取了蚕豆纤维。灌木可以人工种植，纤维被清理并切碎至所需长度2至4 mm。
作为预处理，将纤维在甲苯/乙醇溶液（2:1）中搅拌24小时以去除粘附物（马铃薯淀粉和蜡），然后在蒸馏水中清洗纤维。过滤后，纤维在105℃干燥15 h。
1.2.2纤维处理
将N[-3三甲氧基硅丙基]乙二胺（Z-6020）溶解于蒸馏水中。然后，将聚天冬氨纤维浸入溶液中，在室温下搅拌15小时。将聚天冬氨酸纤维过滤，然后在105℃烘箱中保持15 h。在不同浓度下计算使用的硅烷量：纤维含量的0.5%、1%、1.5%和2 wt%。
1.2.3处理
将聚合物基体与纤维在180℃双辊搅拌机中混合制备复合材料，制备了不同的聚丙烯/聚天冬氨酸纤维复合材料，其中聚天冬氨酸纤维用量分别为10、20、30、40和50 wt%。
在190°C下，在250 kg/cm2的压力下压缩成型，然后进行空气冷却，得到复合材料的压制片。
1.2.4热重分析
TGA和DTG使用TA仪器TGA 2050 CE在惰性气氛中以每分钟10°C的加热速率进行。
1.2.5差示扫描量热法
使用差示扫描量热仪（DSC 2920调制，TA仪器）。从哑铃样品中切下样品（10-20毫克），然后放入铝盘中。加热速度为10°C/min。在整个试验过程中保持氮气流量（50 ml/min）。使用铟在分析样品的加热速率下校准热图。熔点（tm）由熔化峰的最大值确定。
1.2.6结果和讨论
热重分析
聚丙烯的热重分析
初始聚合物PP的失重与温度的函数关系通常由TGA技术（图1）确定，是热降解导致的不可逆过程。聚丙烯的热降解表明，聚丙烯在307℃下呈单级失重分解，在407.8℃下观察到了聚丙烯的DTG曲线的主峰（图2），表明聚丙烯[24]中所有碳间键都发生了断裂。
图1：聚丙烯的热重曲线。
图2 PP的DTG曲线。