PP/EPR/改性纤维素复合材料的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.12.007

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (12): 37-44.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.12.007

PP/EPR/改性纤维素复合材料的制备及性能研究

韩贤新(), 刘喜军(), 王宇威

齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161006

收稿日期:2021-05-26 出版日期:2021-12-26 发布日期:2021-12-22
作者简介:韩贤新（1993—），男，助教/硕士研究生，主要从事高分子材料改性技术研究，1798373278@qq.com

Preparation and performance of PP/EPR/modified cellulose composite

HAN Xianxin(), LIU Xijun(), WANG Yuwei

College of Materials Science and Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China

Received:2021-05-26 Online:2021-12-26 Published:2021-12-22
Contact: LIU Xijun E-mail:1798373278@qq.com;liuxijun2002@163.com

摘要/Abstract

摘要：

以二元乙丙橡胶（EPR）为增韧材料、纤维素（α?C）为增强材料、EPR接枝乙烯醇共聚物（EPR?g?VA）为增容剂，采用熔融共混方法制备了聚丙烯（PP）/EPR/改性纤维素（M?C）复合材料。通过红外光谱、X射线衍射分析验证了M?C的结构，通过扫描电子显微镜、偏光显微镜、热重分析仪、塑料材料动态性能试验机、电子万能试验机等对PP/EPR/M?C复合材料的微观形貌、球晶尺寸、热稳定性以及力学性能进行分析测试。结果表明：EPR、EPR?g?VA包覆碱预处理纤维素（APC）形成“皮?芯”结构；相对于PP/EPR共混物，PP/EPR/M?C复合材料的热学性能、力学性能均有明显提高，当M?C添加量为6 %（质量分数，下同）时复合材料的冲击强度和维卡软化温度分别达到12.59 kJ/m²和146.5 ℃，并且复合材料中PP相的球晶尺寸变小且晶界面模糊。

关键词: 聚丙烯, 二元乙丙橡胶, 纤维素, 复合材料, 增强, 增韧

Abstract:

PP/EPR/modified cellulose （M?C） composites were prepared through melt blending using binary ethylene propylene rubber （EPR） as a toughening material， cellulose as a reinforcing material， and vinyl?alcohol?grafted EPR （EPR?g?VA） as a compatibilizer. Their structure was verified by infrared spectroscopy and X?ray diffraction analysis， and their micromorphology， spherulite size， thermal stability， and mechanical properties were analyzed using scanning electron microscope， polarizing microscope， thermogravimetric analyzer， plastic dynamic property testing machine， and electronic universal testing machine. The results indicated that a skin?core?like structure was formed in the alkali?pretreated cellulose coated with EPR and EPR?g?VA. Compared to the PP/EPR blends， the PP/EPR/M?C composites exhibited a significant improvement in thermal and mechanical properties. When the content of PP/EPR/M?C was 6 wt%， the composites exhibited a Vicat softening temperature of 146.5 ℃ and impact strength of 12.59 kJ/m². Meanwhile， the spherulite size of PP phase in the composites became smaller and its crystal interface became blurry.

Key words: polypropylene, binary ethylene propylene rubber, cellulose, composite, strengthening, toughening

中图分类号:

TQ325.1⁺4

韩贤新, 刘喜军, 王宇威. PP/EPR/改性纤维素复合材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(12): 37-44.

HAN Xianxin, LIU Xijun, WANG Yuwei. Preparation and performance of PP/EPR/modified cellulose composite[J]. China Plastics, 2021, 35(12): 37-44.

图/表 12

编号	EPR?g?VA	APC
M?C?1	3	1
M?C?2	3	3
M?C?3	3	5

表1 M?C的组成 (g)

Tab.1 Various components of M?C

样品名称	PP	EPR	M?C	抗氧剂1010
PP	100	0	0	0.8
PP/EPR（80/20）	80	20	0	0.8
PP/EPR/M?C?1	80	20	4	0.8
PP/EPR/M?C?2	80	20	6	0.8
PP/EPR/M?C?3	80	20	8	0.8

表2 PP/EPR/M?C复合材料的组成 (g)

Tab.2 Various components of PP/EPR/M?C composites

图1 APC的XRD曲线

Fig.1 XRD curves of the APC

图2 M?C的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of M?C

图3 PP/EPR/M?C复合材料的SEM照片

Fig.3 SEM images of PP/EPR/M?C composites

图4 PP/EPR/M?C复合材料的PLM图像（×400）

Fig.4 PLM images of PP/EPR/M?C composites （×400）

样品名称	结晶温度（T_c）/℃	熔融温度（T_m）/℃	熔融焓/ J·g^-1	结晶度/ %
PP	115.45	164.07	87.77	42.00
PP/EPR（80/20）	114.67	163.14	64.84	38.78
PP/EPR/M?C?1	117.55	163.53	70.26	42.02
PP/EPR/M?C?2	118.83	164.79	75.68	45.26
PP/EPR/M?C?3	117.87	164.37	71.01	42.47

表3 PP/EPR/M?C复合材料的结晶性能

Tab.3 DSC data of PP/EPR/M?C composites

图5 PP/EPR/M?C复合材料的TG和DTG曲线

Fig.5 TG and DTG curves of PP/EPR/M?C composites

样品名称	维卡软化温度/℃
PP	157.4
PP/EPR（80/20）	144.5
PP/EPR/M?C?1	145.3
PP/EPR/M?C?2	146.5
PP/EPR/M?C?3	147.1
PP/EPR/APC（3 %）	145.8

表4 PP/EPR/M?C复合材料的维卡软化温度

Tab.4 Vicat softening temperature of PP/EPR/M?C composites

图6 PP/EPR/M?C复合材料的静态力学性能

Fig.6 Static mechanical properties of PP/EPR/M?C composites

图7 PP/EPR/M?C复合材料的DMA曲线

Fig.7 DMA curves of PP/EPR/M?C composites

图8 PP/EPR/M?C复合材料的结构示意图

Fig.8 Structural diagram of PP/EPR/M?C composite

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