剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能_何莉萍
第26卷 第3期Vol 126 No 13材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering 总第113期J un.2008
文章编号:167322812(2008)0320395205
剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能
何莉萍1,田 永1,吴振军2,王璐琳1,屈伟平1,丁舟波1
(1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,机械与汽车工程学院,
湖南长沙 410082;2.湖南大学化学与化工学院,湖南长沙 410082)
【摘 要】 本文介绍了剑麻纤维(sisal fiber )增强聚丙烯(pp )复合材料的制备方法和注塑成型工艺,通过改变
剑麻纤维的长度(3mm ,5mm ,8mm ),含量(5%,10%,15%,20%)和预处理方法来制备不同的增强复合材料,并测定其拉伸性能,通过典型的拉伸应力2应变曲线、伸长率、电镜断口照片等数据的分析,找到最佳的配比方案,为以后的生产应用提供依据和参考。
【关键词】 剑麻;聚丙烯;复合材料;拉伸性能中图分类号:T H145.4+2 文献标识码:A
T ensile Properties of Sisal Fiber R einforced Polypropylene Composite
HE Li 2ping 1,TIAN Yong 1,WU Zhen 2jun 2,WANG Lu 2lin 1,QU Wei 2ping 1,DING Zhou 2bo 1
(1.State K ey Laboratory of Advanced Design and Manufacture for V ehicle Body ,H unan U niversity ,Changsha 410082,China ;2.College of Chemistry and Chemical E ngineering ,H unan U niversity ,Changsh a 410082,China)
【Abstract 】 The fabrication technics and injection moulding of SFRP were introduced in this paper.Different SFRP eco 2
materials have been fabricated by varying the fiber length (3mm ,5mm ,8mm ),fiber content (5%,10%,15%,20%)and fiber pre 2treatment.We studied the tensile properties of the fabricated SFRP composites in depth by testing and analyzing the stress 2strain curves ,the elongation rate and the rupture interface photos by SEM ,in order to find the best manufacture techniques of the composites and to give the datas for the f urther research.
【K ey w ords 】 sisal fiber ;polypropylene ;composite ;tensile properties
收稿日期:2007205202;修订日期:2007207211
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50672023),国家“863”重点资助项目(2006AA110101)
作者简介:何莉萍(1967-),女,教授,博士生导师,研究方向为车身制造先进材料及其加工技术。E 2mail :jqy_hlp @https://www.wendangku.net/doc/db12451720.html,.
1 前 言
天然纤维复合材料是一种新型环保材料,具有密度低、隔音效果好、比性能高、可回收、价格低廉的特点,备受人们的关注,已经成为新材料研究的一个热点,广泛应用于日常生活中的各个领域。特别是在汽车工业中,内饰、车身、零部件等,无处不渗透着天然纤维复合材料的痕迹。
剑麻纤维增强聚丙烯复合材料结合了剑麻纤维高比强度、高比模量、环保、可回收等特点和聚丙烯密度低、强度好、价廉等特点,是一种综合性能优良的绿色新材料。本文主要探讨了短切剑麻纤维增强聚丙烯注塑成型复合材料的拉伸性能,不同于以往一些报道笼统地分析力学性能[127],本文较为详细地分析了短切剑麻增强聚丙烯拉伸性能的变化趋势,通过力2应变曲线、伸长率、断口形貌等数据,提供了详细的拉伸变化情况,为以后的研究提供一些参考。
2 试 验
2.1 试验原料和设备
试验原料和设备如下:
剑麻:优级,广西剑麻集团;聚丙烯:F401,甘肃兰港石化有限公司;NaO H :分析纯,天津市福晨化学试剂厂;双螺杆塑料挤出机:TE 235,中国江苏(南京)科亚公司;注塑机:HD 21100,杭州华达塑料机械有限公司;扫描电子显微镜:J SM 25610,日本光学实验室;万能拉力试验机:L W K 2250,广州试验仪器厂。2.2 试样的制备
试样采用注塑成型,制备和试验过程可以参照G B1040292(塑料拉伸性能试验方法)和G B144722005(纤维增强塑料拉伸性能试验方法)进行。纯聚丙烯和剑麻纤维增强聚丙烯的试样尺寸都为180mm ×10mm ×5mm 。试验拉伸速度
都为50mm/min 。
为了保证试验的准确性,每种试样测定5次,取平均值进行分析。2.3 试验步骤与工艺
试验分三部分进行:
第一部分:将剑麻纤维剪切成3mm 、5mm 、8mm 三种不同的长度,用氢氧化钠处理,KH550偶联处理,与聚丙烯共混,用双螺杆塑料挤出机挤出造粒,再注塑成标准试样,研究复合材料拉伸性能随纤维长度的不同发生的变化。
第二部分:将剑麻纤维剪切成长度5mm ,用氢氧化钠处理,KH550偶联处理,按照5%、10%、15%、20%的不同纤维含量与聚丙烯进行共混,用双螺杆塑料挤出机挤出造粒,再注塑成型,研究复合材料的拉伸性能随纤维含量变化而产生的变化。
第三部分:将剑麻纤维用2%、5%、10%的NaO H 溶液处理,按5%的含量与聚丙烯共混,用双螺杆塑料挤出机挤出造粒,再注塑成型,比较不同处理方法的剑麻对复合材料拉伸性能的影响。
3 试验结果分析
3.1 不同长度的剑麻纤维对复合材料拉伸性能的影响
本试验中采用3mm 、5mm 、8mm 三种长度不同的剑麻
纤维,用氢氧化钠处理,KH550偶联处理,按照5%的含量与聚丙烯进行混合,注塑成标准件,测试拉伸性能结果如表1所示。其中3CD 、5CD 、8CD 分别代表3mm 、5mm 、8mm 长的剑麻纤维增强聚丙烯复合材料。表1 不同长度的剑麻纤维对复合材料拉伸性能的影响
T able 1 T ensile properties of composites with
different length of sisal f iber
materials PP 3CD 5CD 8CD Tensile st rengt h/MPa 25.1229.5430.6831.53Modulus of Tensile/GPa
1.75
2.57
2.78
2.93
可以看出,加入纤维的复合材料拉伸强度和拉伸模量明显提高,拉伸强度提高了20%左右,拉伸性能得到了明显的改善。拉伸过程中,聚丙烯的“颈缩”现象非常明显,而复合材料的“颈缩”现象不明显,出现“发白”现象后,随之断裂,脆性大,断口有少量裂纹,如图1所示。说明纯聚丙烯的伸长率大,而加入纤维以后的复合材料伸长率较小。图2是典型的拉伸应力2应变曲线图。 由图2可以看出,加入剑麻纤维的复合材料比纯聚丙烯的拉伸强度明显增加,且随着纤维长度的增加,其拉伸强度呈上升趋势,伸长率呈下降趋势。复合材料伸长率与纤维长度的关系如图3(a )所示,纤维长度与拉伸应力之间的关系如图3(b )所示。 剑麻纤维的长度越短,在复合材料中承受的拉伸应力越小,纤维越长,拉伸过程中所承受的拉应力越大,越能起到增强体的作用。图4是3CD 、8CD 拉伸断口的扫描电
子
图1 聚丙烯拉断试样和5mm 剑麻纤维增强聚丙烯
复合材料拉断试样比较
Fig.1 Compare t he PP samples wit h t he composites
samples of 5mm sisal
fiber
图2 不同长度纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸应力2应变曲线
Fig.2 Tensile stress 2st rain curves of composites wit h
different lengt h of sisal
fiber
图3 (a )不同长度纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸伸长率
比较图;(b )纤维长度与拉伸强度的关系
Fig.3 (a )Elongation rate curves of composites wit h different lengt h of sisal fiber ;(b )Relation of lengt h and tensile stress
显微镜照片。3CD 的断口比较整齐,由于纤维长度较短,纤
维没有明显的拔出情况。8CD 的断口可以看到明显的纤维拉伸痕迹,纤维被拉伸断裂后,脱离出聚丙烯基体。3.2 不同含量的剑麻纤维对复合材料拉伸性能的影响
不同纤维含量的复合材料其拉伸性能是有所不同的,在试验中,取5mm 长的剑麻纤维,氢氧化钠处理,KH550偶联处理,分别以5%、10%、15%、20%的纤维含量与聚丙烯进行混合,注塑成复合材料,研究其拉伸性能,试验结果如表2所示。其中5HL 代表剑麻纤维的质量分数为5%,10HL 代表剑麻纤维的质量分数为10%,15HL 代表剑麻纤
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2008年6月
(a
)
(b )
图4 3mm 长剑麻纤维增强复合材料的拉伸断口(a )和8mm 剑麻
纤维增强复合材料的拉伸断口(b )的扫描电镜照片
Fig.4 Rupture interface photos of t he composites wit h
3mm fiber (a )and 8mm fiber (b )
维的质量分数为15%,20HL 代表剑麻纤维的质量分数为
20%。
表2 不同含量的剑麻纤维对复合材料拉伸性能的影响
T able 2 T ensile properties of composites with different
content of sisal f iber
materials PP
5HL
10HL 15HL
20HL Tensile strengt h/MPa 25.1230.6831.3232.9834.21Modulus of Tensile/GPa
1.75
2.78
2.96
3.11
3.32
由上表可以看出,剑麻纤维的含量越高,其拉伸强度和拉伸模量呈上升趋势。5HL 的拉伸强度比PP 高出22%,
10HL 比PP 高出24.7%,15HL 更是高出了31.3%,20HL 更是高出了36.3%。可见,加入剑麻纤维后,聚丙烯的拉伸强度得到了明显增强。图5是典型的拉伸应力2应变曲线。 剑麻纤维的含量越高,伸长率越小,主要是因为聚丙烯的伸长率较大,随着复合材料中纤维的增多,剑麻纤维承担了部分拉伸应力,导致拉伸强度明显上升。但纤维含量超过20%以后,拉伸强度开始下降,因为在纤维含量较少时,纤维承担的外力较小,随着含量的增加,其增强作用会明显增强,当纤维含量过高时,纤维素中的羟基容易形成分子内及分子间氢键,导致纤维发生凝聚,这样,纤维不但不会增强聚丙烯的性能,反而会破坏聚丙烯的拉伸性能,使拉伸强
度下降。图6(a )是不同含量的纤维增强聚丙烯的伸长率比
较图,6(b )是纤维含量与拉伸强度的关系图
。
图5 不同含量纤维增强的聚丙烯复合材料的拉伸应力2应变曲线
Fig.5 Tensile st ress 2strain curves of composites
wit h different content of sisal
fiber
图6 (a )不同含量的纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸伸长率
比较图;(b )剑麻纤维含量与拉伸性能的关系
Fig.6 (a )Elongation curves of composites wit h different content of sisal fiber ;(b )Relation of content and tensile stress
图7是纤维含量分别为5%和10%的增强聚丙烯复合材料拉伸断口的照片。5HL 纤维含量较少,所以拉伸断口整齐,纤维分布稀疏均匀,而10HL 纤维含量较多,拉伸断裂面纤维断裂痕迹明显,从断面的电子显微照片可以明显地观察到这些情况。3.3 经不同处理的剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能研究
用不同的处理方法来处理剑麻纤维,其制得的复合材料拉伸性能也有明显的差别。在试验中,选择5mm 长的剑麻纤维,一种不处理(记为0CL ),一种用2%的NaO H 溶液处理(记为2CL ),一种用5%的NaO H 溶液处理(记为5CL ),一种用10%的NaO H 溶液处理(记为10CL ),按5%的纤维含量与聚丙烯进行共混,观察其拉伸性能变化,所得结果如表3所示。 由表3可知,用碱液处理过的剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸强度和拉伸模量比未处理的剑麻纤维增强聚丙烯复合材料高。5CL 的拉伸强度比0CL 高出4%,比PP 高出19%,10CL 比0CL 高出5%,比纯PP 高出21%。图8
?
793?第26卷第3期何莉萍,等.剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能
图7 纤维含量为5%的复合材料拉伸断口(a )和纤维含量为10%
的复合材料拉伸断口(b )的扫描电镜照片
Fig.7 Rupture interface photos of t he composites wit h
5
%fiber (a )and 10%fiber (b )
表3 不同处理的剑麻纤维对复合材料拉伸性能的影响T able 3 T ensile properties of composites with different
dispose methods of sisal f iber
materials PP 0CL 2CL 5CL 10CL Tensile strengt h/MPa 25.1227.6329.3130.6831.83Modulus of Tensile/GPa
1.75
2.31
2.67
2.78
3.12
图8 未处理的剑麻纤维增强复合材料拉伸断口(a )和5%NaO H
溶液处理过的剑麻纤维复合材料断口(b )的扫描电镜照片
Fig.8 Rupt ure interface photos of t he composites wit h t he unsettled fiber (a )and t he fiber dispose by 5%NaO H liquor (b )
是未处理的剑麻纤维复合材料拉伸断口电镜照片(a )和5%NaO H 溶液处理过的剑麻纤维复合材料断口照片(b )。PP 的“颈缩”现象非常明显,而复合材料的“颈缩”现象不明显,脆性大。0CL 的断口稍显粗糙,5CL 和10CL 的断口平整,无肉眼可见的纤维拔出
,断口呈脆性断裂形式,表明纤维与聚丙烯黏结性能良好。 图9和图10(a )是典型的拉伸应力2应变曲线和伸长率曲线,图10(b )是不同浓度的NaO H
溶液处理的纤维与拉伸强度的关系图线
。可以看出,用碱液处理过的纤维增强聚丙烯拉伸强度和拉伸模量明显提高,这是因为剑麻纤维中的半纤维素、木质素、胶质物等物质在高温下能溶于NaO H 溶液,而纤维素对NaO H 溶液则有较好的稳定性。经碱溶液处理后,清除了纤维表面的不纯净物及其所含的果胶、木质素等成分,使纤维表面变得粗糙,比表面积增大,提高了纤维与聚丙烯的界面黏合作用。未经处理的剑麻纤维的吸湿性和较强的极性使其与聚丙烯之间的界面层黏合性不强,拉伸性能相对较低。
图9 经不同处理的纤维增强聚丙烯复合材料的
拉伸应力2应变曲线
Fig.9 Tensile stress 2st rain curves of composites wit h
different dispose met hods of sisal fiber
图10 (a )经不同处理的纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸伸长率比较图;(b )不同浓度的NaO H 溶液处理剑麻
纤维对复合材料拉伸性能的影响
Fig.10 (a )Elongation curves of composites wit h different dispose met hods of fiber ;(b )Relation of different
dispose met hods and tensile stress
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4 结 论
1.剑麻纤维可以明显增强聚丙烯的拉伸强度和拉伸模量。
2.不同长度的剑麻纤维对聚丙烯的增强作用是不一样的,纤维越长则增强作用越明显,拉伸强度越高。
3.不同纤维含量的聚丙烯复合材料拉伸性能差别明显,纤维含量越高,则拉伸强度越高,但纤维含量超过20%以后,拉伸强度不但不会提高,反而下降。
4.剑麻纤维的表面化学处理改善了纤维和聚丙烯基体的界面结合性能,使复合材料的拉伸性能明显提高。
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(上接第330页)
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?
9
9
3
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第26卷第3期何莉萍,等.剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能
PP材料性能和用途
PP材料性能和用途 聚丙烯成型工艺 PP聚丙烯 典型应用范围 汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。 注塑模工艺条件 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220~275C，注意不要超过275C。 模具温度：40~80C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。 化学和物理特性: PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均
聚丙烯的材料性能资料
中英名称 中文名称 （聚丙烯）[1] 英文名称 Polypropylene 性能特性 （1）物理性能：聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90~.091g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。 它对水特别稳定，在水中24h的吸水率仅为0.01%，分子量约8~15万之间。成型性好，但因收缩率大，厚壁制品易凹陷。制品表面光泽好，易于着色。 （2）力学性能：聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比HDPE高，但在室温和低温下， 由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差，分子量增加的时候，冲击强度也增大，但成型加工性能变差。PP最突出的性能就是抗弯曲疲劳性， 如用PP注塑一体活动铰链，能承受7×107次开闭的折迭弯曲而无损坏痕迹，干摩擦系数与尼龙相似，但在油润滑下，不如尼龙。 （3）热性能：PP具有良好的耐热性，熔点在164~170℃，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的，150℃也不变形。脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。 （4）化学稳定性：聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使PP软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。 （5）电性能：聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响。它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品，它的击穿电压也很高，适合用作电气配件等。抗电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化。（6）耐候性：聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌、硫代丙酸二月桂酯、碳黑或类似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。 PP聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90~0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中24h的吸水率仅为0.01%，分子量约8~15万之间。成型性好，但因收缩率大，厚壁制品易凹陷。制品表面光泽好，易于着色。PP聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响。它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品，它的击穿电压也很高，适合用作电气配件等。抗电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化。
PP塑胶材料特性
PP塑胶材料特性 1.PP化学名称:聚丙烯，英文名称:Polypropylene,又名百折胶;缩水率：0.012至 0.018%; PP相对密度:0.9-0.91克/立方厘米 2.PP外观：未着色时呈白色半透明，蜡状；本色、圆柱状颗粒，颗粒光洁，粒子的尺寸在 任意方向上为2mm～5mm，无臭无毒，无机械杂质 3.PP用途：适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件；常见制品：盆、桶、家具、薄 膜、编织袋、瓶盖、汽车保险杠、电视机、收音机外壳、电器绝缘材料、防腐管道、板材、贮槽、扁丝、纤维、包装薄膜、风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫、剪草机、喷水器。 4.PP成型性能 a.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. b.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形，流道可作小些，排气不超过3丝 c.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显. 低温高压时尤其明显,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形 d.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中 5．PP的改性：可通过填充、增强、共混、共聚、交联来改性。添加碳酸钙、滑石粉、无机矿物等填料可提高PP（聚丙烯）的刚性、硬度、耐热性和尺寸稳定性；添加玻璃纤维、石棉纤维、云母、玻璃微珠等可提高拉伸强度，并可改善抗蠕变性、低温抗冲击性；添加热塑性弹性体TPE/TPR或橡胶等可提高冲击性能、透明性等等 6．PP注塑模工艺条件 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。预干燥温度在80℃左右。 熔化温度：220-275C，注意不要超过275C。 模具温度：40-80C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。 注塑温度: 180-200℃之间， 注射压力：注塑压力在68.6-137.2MPa,可大到1800bar。 注射速度：使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么 应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入 口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用 小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应 至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。要避免收缩痕，就要用大而圆的注 口及圆形流道，加强筋的厚度要小(例如是壁厚的50-60％)。PP制造的产品，厚度不能超 过3mm，否则会有气泡(厚壁制品只能用共聚PP)。
PP聚丙烯的结构与性质
PP聚丙烯的结构与性质 聚丙烯是一种热塑性树脂，是以金属有机有规立构催化剂（Ziegler－Natta型），使丙烯单体在控制的温度和压力条件下合成的。因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的分子结构有三种不同类型的立体化学结构。 PP的改性 根据产品的要求和用途，可以用共混、填充、增强、添加助剂，以及共聚、共混、交联等方法加以改性。 聚丙烯特性 （1）物理性能 无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，相对分子质量约8~15万之间。 密度小：0.90~.091g/cm3，是塑料中最轻的品种之一。
疏水性强：在水中24h的吸水率仅为0.01%。 成型性好，但是收缩率大，厚壁制品易凹陷。 制品表面光泽好，易于着色。 （2）力学性能 聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比HDPE高；在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差，分子量增加的时候，冲击强度也增大，但成型加工性能变差。 PP最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，如用PP注塑一体活动铰链，能承受7×107次开闭的折迭弯曲而无损坏痕迹，干摩擦系数与尼龙相似，但在油润滑下，不如尼龙。 （3）热性能 PP具有良好的耐热性，熔点在164~170℃；制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的作用下，150℃也不变形。 脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。（4）化学稳定性 聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定。 低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使PP软化和溶胀。 它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。 （5）电性能
复合材料拉伸试验机
产品介绍： 馥勒复合材料拉伸试验机用于陶瓷基复合材料\CC复合材料\碳纤维\树脂等复合材料的拉伸力学性能测试。配置FL复合材料专用压缩夹具剪切夹具可以实现对复合材料进行平面压缩\平面剪切试验,搭配FULETEST专业测试软件,实现自动测出拉伸强度、延伸率、弹性模量、泊松比等试验参数，满足ASTM、ISO、DIN、FUL、JIS等国际疲劳测试标准。 产品详情： 复合材料拉伸试验机制造标准：Q/FPL6621-2016《拉伸试验机制造标准方法》； 拉伸试验方法；：GB/T、ASTM、ISO、DIN、FL、JIS、JJT等复合材料拉伸\压缩\剪切等试验标准 试验机主要规格参数：根据实际拉伸试验需求，选择相应的技术规格型号参数等； 规格型号：FL5000系列，FL7000系列； 额定试验力可选：0~300KN，0~50KN； 精准度等级：1级/0.5级； 力测量范围：0.2%-100%FS； 试验力示值相对误差：≦示值的±1%/示值的±0.5%； 采样频率范围：1-1000HZ可选； 上下夹头偏心率：≤10％8%； 试验速度可设定：0.001~600mm/min； 速度精度误差：≦示值的±1%/示值的±0.5%； 适用的测试材料：树脂拉伸测试，增强纤维拉伸测试、碳纤维拉伸测试、陶瓷基复合材料拉伸测试等； 测试试验夹具选择：拉伸试验夹具、压缩试验夹具、弯曲试验夹具、剪切试验夹具、断裂韧性试验夹具等可供客户选择； 高温、高低温试验部分：可选馥勒高低温环境试验箱装置、高温试验炉装置、快速加热试验装置、超高温试验炉、激光加热等试验装置，试验温度从-196度~高温1600度、2000℃等可根据实际测试要求进行选择； 测控软件：馥勒测控软件可以绘制多种试验曲线：采集载荷、变形、位移等，可选择变形—时间、应力—应变、负荷—变形、负荷—时间等多种曲线，实时显示其中一种或多种曲线，坐标轴自动切换，也可手动切换，显示曲线类型可以实时切换，FULETEST强大的曲线分析功能，试验过程中的应力、应变、位移曲线等可实时显示；同组试样的曲线可迭加对比，试验曲线上的任意段可进行局部放大分析并支持放大、打印，除放大、遍历外还可显示并修改特征点、重现试验过程，遍历速度可调。 重点提示：更多选型参考技术规格资料请咨询馥勒科技。 备注：馥勒FULETEST公司保留拉伸试验机软硬件升级的权利，更新后恕不另行通知，如有问题请在线咨询或致电详细情况。未经授权，请勿复制。
复合材料层合板强度计算现状
复合材料层合板强度计算现状 作者：李炳田 1．简介 复合材料是指由两种或者两种以上不同性能的材料在宏观尺度上组成的多相材料。一般复合材料的性能优于其组分材料的性能，它改善了组分材料的刚度、强度、热学等性能。复合材料从应用的性质可分为功能复合材料和结构复合材料两大类。功能复合材料主要具有特殊的功能，例如:导电复合材料，它是用聚合物与各种导电物质通过分散、层压或通过表面导 电膜等方法构成的复合材料；烧灼复合材料，它由各种无机纤维增强树脂或非金属基体构成，可用于高速飞行器头部热防护；摩阻复合材料，它是用石棉等纤维和树脂制成的有较高摩擦系数的复合材料，应用于航空器、汽车等运转部件的制动。功能复合材料由于其涉及的学科比较广泛，已不是单纯的力学问题，需要借助电磁学，化学工艺、功能学等众多学科的研究方法来研究。结构复合材料一般由基体料和增强材料复合而成。基体材料主要是各种树脂或金属材料；增强材料一般采用各种纤维和颗粒等材料。其中增强材料在复合材料中起主要作用，用来提供刚度和强度，而基体材料用来支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷。结构复合材料在工农业及人们的日常生活中得到广泛的应用，也是复合材料力学研究的主要对象，是固体力学学科中一个新的分支。在结构复合材料中按增强材料的几何形状及结构形式又可划分为以下三类： 1．颗粒增强复合材料，它由基体材料和悬浮在基体材料中的一种或多种金属或非金属颗 粒材料组合而成。 2．纤维增强复合材料，它由纤维和基体两种组分材料组成。按照纤维的不同种类和形状 又可划分定义多种复合材料。图1.1为长纤维复合材料的主要形式。 图1.1 3．复合材料层合板，它由以上两种复合材料的形式组成的单层板，以不同的方式叠合在 一起形成层合板。层合板是目前复合材料实际应用的主要形式。本论文的主要研究对象就是长纤维增强复合材料层合板的强度问题。长纤维复合材料层合板主要形式如图1.2所示。 图1.2 一般来说，强度是指材料在承载时抵抗破坏的能力。对于各向同性材料，在各个方向上强度均相等，即强度没有方向性，常用极限应力来表示材料的强度。对于复合材料，其强度的显著的特点是具有方向性。因此复合材料单层板的基本强度指标主要有沿铺层主方向（即纤维方向）的拉伸强度Xt和压缩强度Xc；垂直于铺层主方向的拉伸强度Yt和压缩强度Yc以及平面内剪切强度S等5个强度指标。对于复合材料层合板而言，由于它是由若干个单层
聚丙烯的结构、性能和应用分析
聚丙烯的结构、性能和应用 一、聚丙烯（聚丙烯）的结构 聚丙烯是一种高分子化合物，是一种通用合成树脂（或通用合成塑料），由于它是烯烃的聚合产物，因而又是一种聚烯烃树脂。 聚丙烯的结构是指高聚物内部组织，它有两层意义：一是指聚丙烯分子内部的组织和形态，称为分子结构，二是指这些大分子聚集在一起的形态，称为聚集态结构。 1.聚丙烯的分子结构 对一般的单烯烃聚合物可用通式（2-CH2）n表示。 R 当-R为CH3-时即为聚丙烯，按CH3-在分子中的排布（位置、配向、次序等）不同，可分为三种立构异构体，即等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯，等规聚丙烯所有的甲基都排在平面的同一侧。 间规聚丙烯的甲基有规则的交互分布在平面的两侧。 无规聚丙烯的甲基无秩序地分布在平面的两侧。 在三种立体异构体中，等规和间规聚丙烯都属于有规聚丙烯，有规聚丙烯的结晶度高，根据X射线对结晶性聚丙烯的研究，测得其分子链的等同周期为6.5
×10-10m，C-C键角为109°28′,C-C原子间键距为1.54×10-10m，据此设想出等规聚丙烯的三重螺旋结构。 以上所述均指聚丙烯的均聚物，聚丙烯聚合物中还有共聚物，如以丙烯为主要单体，以少量乙烯为第二单体（或称共聚单体）进行共聚而成的聚合物，共聚物按其立体结构的规整性又可分为无规共聚物和嵌段共聚物，制取共聚物的目的是为了改善均聚物的某些性能（如耐寒、耐温、抗冲性能等）以满足特殊用途的需要。 2.聚丙烯的聚集态结构 高分子的链结构是决定高聚物基本性质的主要因素，而高分子聚集态结构是决定高聚物本体性质的主要因素，也就是说，其使用性能直接取决于加工成型过程中高分子所形成的聚集态结构。 聚丙烯和其它高分子一样，是由很多大分子聚集在一起的，分子间存在着相互作用，通常之间的作用力包括范德华力和氢键，使聚丙烯的大分子聚集在一起，并赋予它特定的性能，大分子聚集态通常有下述两种情况： （1）无定形态 当很多分子在一起时，如果分子间杂乱无章，没有一定次序地相互堆在一起，这种结构称为无定型形态，这种结构比较疏松，密度低，分子容易运动，强度也低。 （2）结晶态 很多分子有相互排列得很多整齐或一部分排列的很整齐，形成三维有序的结构，称为结晶态。 丙烯聚合过程中，由于采用立体定向聚合催化剂，能使丙烯进行配位定向聚合，得到立体构型很规整的等规立构聚丙烯（等规聚丙烯含量达到95%以上），因此能够很好地结晶，其结晶形态有α、β、γ、δ和拟六方晶形五种。最普通的α晶态，属单斜晶系，晶格参数为： α=6.50×10-10m b=20.96×10-10m c=6.50×10-10m β=99°20′
聚丙烯工艺参数
PP的注塑成型参数PP通称聚丙烯，因其抗折断性能好，也称“百折胶”。PP是一种半透明、半晶体的热塑性塑料，具有高强度、绝缘性好、吸水率低、热就形温度高、密度小、结晶度高等特点。改性填充物通常有玻璃纤维、矿物填料、热塑性橡胶等。 不同用途的PP其流动性差异较大，一般使用的PP流动速率介于ABS与PC之间。 1、塑料的处理 纯PP是半透明的象牙白色，可以染成各种颜色。PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。在华美达机上有加强混炼作用的独立塑化元件，也可以用色粉染色。户外使用的制品，一般使用UV稳定剂和碳黑填充。再生料的使用比例不要超过15%，否则会引起强度下降和分解变色。PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。 2、注塑机选用 对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性。需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。 3、模具及浇口设计 模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5℃以上，流道直径4-7mm，针形浇口长度，直径可小至。边形浇口长度越短越好，约为，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深，厚，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚PP）。 4、熔胶温度 PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超过275℃。熔融段温度最好在240℃。 5、注射速度 为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（人地幔现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。 6、熔胶背压 可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。 7、注射及保压 采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。 8、制品的后处理 为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。 聚丙烯（PP） 料筒温度喂料区 30～50℃（50℃） 区 1 160～250℃（200℃） 区 2 200～300℃（220℃） 区 3 220～300℃（240℃） 区
塑料材料-聚丙烯(PP)的基本物理化学特性及典型应用介绍(精)
聚丙烯（PP）的介绍 聚丙烯概述 聚丙烯采用齐格勒-纳塔催化剂使丙烯催化聚合而得，它是分子链节排列得很规整的结晶形等规聚合物。聚丙烯的英文名称为Polypropylene，简称PP，俗称百折胶。聚丙烯按其结晶度可以分为等规聚丙烯和无规聚丙烯，等规聚丙烯为高度结晶的热塑性树脂，结晶度高达95%以上，分子量在8~15万之间，以下介绍的聚丙烯主要为等规聚丙烯。而无规聚丙烯在室温下是一种非结晶的、微带粘性的白色蜡状物，分子量低（3000~10000），结构不规整缺乏内聚力，应用较少。 聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物在塑料领域内有十分广泛的应用，因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物性能，用途也不同。PP有很多有用的性能，但还缺乏固有的韧性，特别是在低于其玻璃化温度的条件下。然而，通过添加冲击改性剂，可以提高其抗冲击性能。 一、聚丙烯的特性 （1）物理性能：聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90~.091g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中24h的吸水率仅为0.01%，分子量约8~15万之间。成型性好，但因收缩率大，厚壁制品易凹陷。制品表面光泽好，易于着色。（2）力学性能：聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比HDPE高，但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差，分子量增加的时候，冲击强度也增大，但成型加工性能变差。PP最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，如用PP注塑一体活动铰链，能承受7×107次开闭的折迭弯曲而无损坏痕迹，干摩擦系数与尼龙
相似，但在油润滑下，不如尼龙。 （3）热性能：PP具有良好的耐热性，熔点在164~170℃，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的，150℃也不变形。脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。 （4）化学稳定性：聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使PP软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。（5）电性能：聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响。它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品，它的击穿电压也很高，适合用作电气配件等。抗电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化。 （6）耐候性：聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌、硫代丙酸二月桂酯、碳黑或类似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。 二、聚丙烯的用途 （1）薄膜制品：聚丙烯薄膜制品透明而有光泽，对水蒸汽和空气的渗透性小，它分为吹膜薄膜、流延薄膜（CPP）、双向拉伸薄膜（BOPP）等。 （2）注塑制品：可用于汽车、电气、机械、仪表、无线电、纺织、国防等工程配件，日用品，周转箱，医疗卫生器材，建筑材料。 （3）挤塑制品：可做管材、型材、单丝、渔用绳索。打包带、捆扎绳、编织袋，纤维，复合涂层，片材，板材等。吹塑中空成型制品各种小型容器等。 （4）其它：低发泡、钙塑板，合成木材，层压板，合成纸，高发泡可作结构泡沫体。 三、聚丙烯的成型加工 聚丙烯的成型加工性好，成型的方法很多，如注塑、吹塑、真空热成型、涂覆、旋转成型、熔接、机加工、电镀和发泡等，并可在金属表面喷涂。其中注塑成型的比例大，注塑温度在180~200 之间，注塑压力在68.6~137.2MPa，模具温度为40~60℃。预干燥温度在80℃左右。应避免PP 长时间与金属壁接触。 聚丙烯的二次加工性很好，其印刷性比聚乙烯好，照相凸版，胶版、平凹板等印刷方法均可使用，要获得良好的良好的耐热、耐油、耐水等要求的印刷性能，须经电晕放电处理等再行印刷。 四、聚丙烯的改性 聚丙烯可通过填充、增强、共混、共聚、交联来改性。如添加碳酸钙、滑石粉、无机矿物质等填料，可提高刚性、硬度、耐热性和尺寸稳定性；添加玻璃纤维、石棉纤维、云母、玻璃微珠等可提高拉伸强度，并可改善抗蠕变性、低温抗冲击性；添加弹性体和橡胶等可提高冲击性能、透明性等等。 均聚PP和共聚PP的介绍 1. PP均聚物 聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商品化生产，是有规立构聚合物中的第一个。其历史意义更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，2004年它的全国总产量达到300万吨。它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。 1.1 化学和性质
聚合物基复合材料层压板充填孔拉伸和压缩标准试验方法(D 6742)
ASTM 标准：D6742/D6742M–02 聚合物基复合材料层压板充填孔拉伸和压缩标准试验方法1 Standard Practice for Filled-Hole Tension and Compression Testing of Polymer Matrix Composite Laminates 本标准以固定标准号D 6742/6742M颁布；标准号后面的数字表示最初采用的或最近版本的年号。带括号的数据表明最近批准的年号。上标（ε）表明自最近版本或批准以后进行了版本修改。 1 范围 1.1 本试验方法提供了改进的开孔拉伸和压缩试验方法，以确定充填孔拉伸和压缩强度。复合材料形式限于连续纤维增强的聚合物基复合材料，且层压板相对于试验方向是对称均衡的。可以接受的试验层压板和厚度范围在8. 2.1节描述。 1.2 对于安装有紧配合紧固件或销钉的孔的试件，本方法对试验方法D 5766/D 5766M（对于拉伸）和D 6484/D 6484M（对于压缩）进行了补充规定。本试验方法对几个重要的试件参数（例如，紧固件的选择、紧固件安装方法、紧固件孔的公差）没有明确规定，但是，试验结果的重复性则要求对这些参数进行给定并在报告中注明。 1.3 以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。正文中，英制单位在括号内给出。每一种单位制之间的数值并不严格等值，因此，每一种单位制都必须单独使用。由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不一致。 1.4 本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。 2 引用标准 2.1 ASTM标准 D 792 置换法测量塑料密度和比重（相对密度）试验方法2 Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement D 883 与塑料有关的术语2； Terminology Relating to Plastics D 3171 复合材料组分含量测试方法3 Test Method for Constituent Content of Composite Materials D 3878 复合材料术语3 Materials Composite of Terminology D 5229/D 5229M 聚合物基复合材料吸湿性能及平衡状态调节试验方法3 Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of 1本试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.05直接负责。 当前版本于2002年10月10日批准，2002年11月出版。最初出版号D6742/D6742M-01，上一版本号D6742/D6742M-01。 2Annual Book of ASTM Standards, V ol 08.01.
聚丙烯的结构和性能
课题：聚丙烯的结构和性能 参考文献：1.纤维化学与物理（蔡再生主编， 中国纺织出版社） 2.中国纺机网
聚丙烯纤维 一.聚丙烯纤维的及纺丝 聚丙烯的生产过程包括四个主要工序，及丙烯的制备、催化剂的制备、丙烯聚合、聚丙烯的提纯和精处理。 二.聚丙烯纤维形态结构和聚集态结构 分子式： 聚丙烯纤维由熔体纺丝发制得，一般情况下，纤维截面呈圆形，纵向光滑无条纹。 聚丙烯的机构是由配位聚合得到的头-尾相接的线形结构，其分子中含有甲基，按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯，甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，即是制备聚丙烯纤维的原料。从等规聚丙烯的分子结构来看，其具有较高的立体规整性，因此比较容易结晶。等规聚丙烯的结晶是
一种有规则的螺旋状链，这种三维的结晶，不仅是单个链的规则结构，而且在链轴的直角方向也具有规则的链堆砌。 等规聚丙烯的结晶形态为球晶结构，最佳结晶温度为125-135℃，温度过高，不易形成晶核，结晶缓慢：温度过低，分子链扩散困难，结晶难以进行。聚丙烯初生纤维的结晶度约为33%-40%，经拉伸后，结晶度上升到37%-48%，再经过热处理，结晶度可达65%-75%。等规聚丙烯结晶变体较多，但纺丝拉伸后的晶体主要是α变体。等规聚丙烯纤维的聚集态结构属于折叠链和伸直链晶体共存的体 三.聚丙烯纤维的物理化学性能 1..密度：聚丙烯纤维的密度为0.90-0.92g/cm3，在所有化学纤维中是最轻的，它比聚酰胺纤维轻20%比聚酯纤维轻30%，比粘胶纤维轻40%。因此，聚丙烯纤维质轻，覆盖性好。 2.吸湿性：聚丙烯纤维是大分子上不含极性基因，纤维的微结构紧密，造成其吸湿性是合成纤维中最差的，其吸湿率低于
PP材料特性-精选.pdf
PP塑料，化学名称：聚丙烯 英文名称:Polypropylene（简称PP） 比重:0.9-0.91克/立方厘米成型收缩率:1.0-2.5% 成型温度： 160-220℃。 成分结构 PP为结晶型高聚物，常用塑料中PP最轻，密度仅为0.91g/cm3（比水小）。通用塑料中，PP的耐热性最好，其热变形温度为80-100℃，能在沸水中煮。PP有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”。PP的综合性能优于PE料。PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP 的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差，它具有后收缩现象，脱模后， 易老化、变脆、易变形。 日常生活中，常用的保鲜盒就是由PP材料制成。 成型特性 1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形. 3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接 不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中. 工艺特点 PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：其一：PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响 较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。 PP的加工温度在200-300℃左右较好，它有良好的热稳定性（分解温 度为310℃），但高温下（270-300℃），长时间停留在炮筒中会有降解的 可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力 和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50℃范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中，要 吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。 横向比较
复合材料试验拉力机
产品介绍： FL复合材料试验拉力机用于橡胶、塑料、陶瓷、纤维等材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切、保载、等项的力学性能测试分析研究，可自动求取ReH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5 、Rt0.6、Rt0.65、Rt0.7、Rm、E等力学试验参数。 复合材料试验拉力机技术参数： 试验机拉力范围：0~100KN、0~200KN、0~300KN等； 试验机准确度等级：0.5级； 拉压负荷传感器：轮辐式高精度传感器； 试验力分辨率：试验力的1/500000，全程不分档，且全程分辨率不变； 拉力、抗拉强度、应力应变、弹性模量、延伸率、泊松比等试验参数的测定； 配置全自动引伸计\高低温引伸计\变形测量系统\视频引伸计等实现多功能测试； 试验力测量范围：0.4%--100%FS； 试验速率调节范围：0.001mm/min--500mm/min（任意设定）； 电子限位保护、紧急停止键和软件过载自动保护； 试验夹具工装选择：平面拉伸试验夹具、平面压缩试验夹具、弯曲试验夹具、复合材料剪切试验夹具； 控制系统选择馥勒的复合材料测控系统及FULE新一代智能多功能测试软件及FULE强大的变形测量装置。 满足众多可选的国内外复合材料试验标准： 复合材料平面拉伸试验标准：ISO527-4/5，ASTMD3039，ASTMD5083，GB/T1040，GB/T3355可选用馥勒FL5000系列复合材料拉伸试验机， 复合材料平面压缩试验标准：ISO14126，ASTMD695，ASTMD3410，ASTMD6641可选用馥勒FL5305复合材料平面压缩试验机， 平面剪切：ISO14129，ASTMD3518可选用馥勒复合材料平面剪切试验机 V形缺口梁剪切：ASTMD5379； V形缺口轨道剪切：ASTMD7078 弯曲试验：ASTMD790，ASTMD6272，ASTMD7264，ISO14125 其他试验：ASTMD2344，ASTMD7136，ASTMD7137，GB/T21239，ASTMD3479，ISO13003，ISO15024，ASTMD5528以上标准可选用馥勒复合材料试验机来完成试验。
最新聚丙烯基础知识
第一章 聚丙烯的结构和性质 第一节 聚丙烯的结构 一、分子结构 由丙烯聚合的高分子化合物，聚合反应中链增长的方式，即下一个单体连接到分子链上的形式决定了分子链的形状和甲基的空间排列，决定其立构规整度，进而决定其结晶结构、结晶度、密度及相关的物理机械性能。 1．等规聚丙烯（iPP ）、间规聚丙烯（sPP ）和无规聚丙烯（aPP ） 聚丙烯立构中心的空间构型有D 型和L 型两种： 如果此立构中心D 型或L 型单独相连，就构成iPP ： 如果立构中心D 型和L 型交替连接，就构成sPP ： 或
如果立构中心D型和L型无规则地连接，甲基无规则地分布在主链平面两侧，就构成了aPP： 等规聚丙烯是高结晶的高立体定向性的热塑性树脂，结晶度60%~70%，等规度>90%，吸水率0.01%~0.03%，有高强度、高刚度、高耐磨性、高介电性，其缺点是不耐低温冲击，不耐气候，静电高。 间规聚丙烯结晶点较低（与等规聚丙烯相比），为20%~30%，密度低（0.7~0.8g/cm3），熔点低（125~148℃），分子量分布较窄（M w/M v=1.7~2.6），弯曲模量低，冲击强度高，最为优异的是透明性、热密封性和耐辐射性，但加工性较差（以茂金属催化剂聚合可得间规度大于80%的间规聚丙烯）。 无规聚丙烯分子量小，一般为3000至几万，结构不规整，缺乏内聚力，在室温下是非结晶、微带粒性的蜡状固体。 2．无规共聚物、抗冲共聚物和多元共聚物 丙烯-乙烯无规共聚物：使丙烯和乙烯的混合物聚合，所得聚合物的主链上无规则地分布着丙烯和乙烯链段，乙烯含量一般为1%~4%（质量分数），乙烯抑制丙烯结晶，使无规共聚物结晶度下降，熔点、玻璃化温度、脆化点降低，结晶速度变慢，材料变软，透明度提高，韧性、耐寒性、冲击强度均较均聚物提高，主要用于高抗冲击性和韧性制品。 丙烯-乙烯嵌段共聚物：在单一的丙烯聚合后除去未反应的丙烯，再与乙烯聚合所得产物，通常嵌段共聚体中乙烯含量为5%~20%（质量分数）。丙烯-乙
高结晶聚丙烯_HCPP_的研发和产业化进展_王雄
收稿:2011-11-04;修回:2011-12-01; 基金项目:中国石油天然气股份有限公司科技管理部开发项目(合同号:2011B -2703-0103); 作者简介:王雄(1980-),男,在读博士研究生,工程师,主要从事烯烃聚合催化剂及聚合工艺方面的研究,通讯作者。E -mail :w ang xiong1@petro china .co m .cn 高结晶聚丙烯(HCPP )的研发和产业化进展 王 雄1,张宇婷2,马艳萍1,徐人威1,朱博超1,姚培洪 1(1.中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院兰州化工研究中心,兰州 730060; 2.兰州交通大学化学与生物工程学院,兰州 730070) 摘要:高结晶聚丙烯一般采用高等规度聚丙烯加入成核剂制备。本文较全面地综述了制备高结晶度聚丙 烯的催化剂体系及其制备技术。高等规度聚丙烯可以通过传统Z ieg ler -Na tta 聚丙烯催化剂与合适的外给电子 体搭配制备,也可以通过选取具有合适结构的茂金属化合物制备。目前,聚丙烯工艺主要使用传统Zieg le r - N atta 催化剂。本文介绍了生产高结晶度聚丙烯的主要生产厂家、牌号和生产工艺,如Sphe ripol 环管/气相工 艺、U nipo l 气相工艺、N ovo len 气相工艺、Innov ene 气相工艺、H ypol 釜式本体工艺等,展望了高结晶度聚丙烯的 应用前景,认为高结晶聚丙烯是PP 新产品开发及高性能化的重要途径之一,具有非常广阔的市场前景,对于我 国高结晶度聚丙烯牌号的开发具有较大的意义。 关键词:高结晶聚丙烯;Z -N 催化剂;茂金属催化剂;聚合工艺引言 聚丙烯是典型的部分结晶性热塑性树脂,其良好的性能价格比决定了它具有很宽的应用范围。近年来,随着汽车工业、高速列车、建筑业、电子电讯业的迅速发展以及聚丙烯产品的高性能化,聚丙烯的产量及需求量大幅提高,成为近十年来增长最快的通用塑料,年需求增长高达8%。聚丙烯的高结晶化是PP 新产品开发及高性能化的重要途径之一,其价格约比普通聚丙烯高10%～15%。 高结晶聚丙烯(H CPP )具有较高的结晶度、结晶速度、结晶温度、热变形温度、表面耐磨性及光泽度,大大拓展了产品应用范围,使PP 朝着工程塑料化方向发展。H CPP 均聚物和普通均聚物比较,相同流动性的H CPP 的耐热性、刚性、韧性和光泽均明显高于普通PP 。H CPP 主要应用于汽车、耐用消费品、薄膜、动力工具和电子电气设施[1～3],也可用于家用电器中的空调、炊具、吸尘器等制品[4]。亚洲作为世界汽车、家电等产品的制造中心,预计对H CPP 的需求量还会有较高幅度的增长,今后会越来越多地使用H CPP 。 高结晶聚丙烯可以通过改进聚丙烯催化剂和聚合技术,提高聚丙烯的等规度和分子量分布的方法来制备,也可以通过加入成核剂的方法来制备。通过聚合方法得到的高结晶聚丙烯的结晶度可以达到70%,理论上可提高到75%,而通过加入成核剂的方法制备的高结晶聚丙烯可以更高,且结晶细化,材料的透明度也同时提高。本文对制备高结晶度聚丙烯的催化剂体系及其制备方法的研究进展进行综述。1 制备高结晶度聚丙烯的催化剂体系和聚合技术 目前制备高结晶度聚丙烯的催化剂体系主要是传统Z -N 催化剂和茂金属催化剂两种体系。 1.1 传统Zeigler -Natta 催化剂体系 传统的Z -N 聚合催化剂体系由一过渡金属卤化物衍生物所构成的复合物组成,如钛、钒、铬等过渡金属形成的卤代物以及卤代烯烃化合物。通常将卤化钛化合物支载在与铝复合的镁化物上来制备催化剂· 83· 第4期 高 分 子 通 报DOI :10.14028/j .cn ki .1003-3726.2012.04.012
UMAT子程序在复合材料强度分析中的应用
UMAT子程序在复合材料强度分析中 的应用 进损伤压缩强度分析，介绍UMAT用户子程序编写方法及在Abaqus/CAE 中的设置。本章使用最大应变强度理论作为复合材料单层板的失效准 则，相应的Fortran程序简单易读，便于理解UAMT 知识要点： 强度分析 UMAT用户子程序 最大应变理论 刚度折减
&.1 本章内容简介 本章通过两个实例介绍UMAT用户子程序在复合材料单层板的应力分析和强度分析中的应用。在第一个实例中，对一个简单的复合材料单层板进行应力分析，UMAT子程序主要计算应力，不进行强度分析，本例用于验证UMAT子程序的计算精度。在第二个实例中，对复合材料单层板进行渐进损伤强度分析，UMAT子程序用于应力计算、强度分析和刚度折减。 本章所用复合材料为T700/BA9916，材料属性如表&-1所示。 表&-1 T700/BA9916材料属性 参数值强度值 E1/GPa114X T/MPa2688 E2/GPa X C/MPa1458 E3/GPa Y T/MPa μ12Y C/MPa236 μ13Z T/MPa μ23Z C/MPa175 G12/GPa S XY/MPa136 G13/GPa S XZ/MPa136 G23/GPa S YZ/MPa
&.2 实例一：UMAT 用户子程序应力分析 &.问题描述 复合材料单层板几何尺寸为15mm ×10mm ×，纤维方向为45°，单层板的3D 实体模型如图&-1所示，X 轴方向为0°方向，左侧面施加X 轴向对称边界条件，下侧面施加Y 轴向对称边界条件，垂直于Z 轴且Z=0的平面施加Z 轴向对称边界条件，右侧面施加100MPa 的拉力。 图&-1 单层板边界条件及加载情况 本例中单位系统为mm 、MPa 。 &. UMAT 用户子程序 本例使用的UMAT 用户子程序的全部代码如下，字母C 及“!”之后为注释内容。 1 SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD, 2 1 RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT, 3 2 STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME, 4 3 NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT, 5 4 CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,JSTEP,KINC) 6 C 7 INCLUDE '' 8 C 9 CHARACTER *80 CMNAME 10 DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV), 11 1 DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS), 12 2 STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1), 13 3 PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3),DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3), 14 4 JSTEP(4) 15 16 DIMENSION EG(6), XNU(3,3), STRAND(6), C(6,6), STRESS0(6) 17 C**************************** 在使用UMAT 用户子程序进行高级应用之前，应该先了解UMAT 子程序，熟悉UMAT 子程序的工作原理，了解UMAT 中的参数、变量的含义。为了便于读者快速了解和使用UMAT ，本例通过复合材料单层板的应力分析来介绍一个简单的UMAT 子程序。 读者可将本例中的单层板替换为层压板，进行对比分析。
聚丙烯及其改性材料简介
目录 一聚丙烯........................................... 错误!未定义书签。 聚丙烯的性能................................... 错误!未定义书签。 （1）优点.................................... 错误!未定义书签。 （2）缺点.................................... 错误!未定义书签。 聚丙烯链的立体结构............................. 错误!未定义书签。 聚丙烯的晶体结构............................... 错误!未定义书签。二聚丙烯改性....................................... 错误!未定义书签。三聚丙烯填充与增强改性新材料....................... 错误!未定义书签。 聚丙烯填充改性性能特点及发展趋势............... 错误!未定义书签。 常用填充材料................................... 错误!未定义书签。 1、碳酸钙.................................... 错误!未定义书签。 2、滑石粉.................................... 错误!未定义书签。 3、高岭土.................................... 错误!未定义书签。 聚丙烯的增强改性............................... 错误!未定义书签。 聚丙烯填充与增强改性新材料..................... 错误!未定义书签。 1、碳酸钙与滑石粉填充改性聚丙烯.............. 错误!未定义书签。 2、玻璃微珠改性聚丙烯新材料.................. 错误!未定义书签。 3、云母填充改性PP ........................... 错误!未定义书签。 4、玻璃纤维增强聚丙烯新材料.................. 错误!未定义书签。