POE⁃g⁃MAH调控聚丙烯/玄武岩纤维复合材料发泡质量及韧性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.005

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (5): 30-35.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.005

POE⁃g⁃MAH调控聚丙烯/玄武岩纤维复合材料发泡质量及韧性研究

朱能贵, 蒋团辉, 李胜男, 沈超(), 曾祥补, 秦舒浩, 龚维

国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵阳 550022

收稿日期:2024-06-14 出版日期:2025-05-26 发布日期:2025-05-22
通讯作者: 沈超（1989—），男，工程师，从事聚合物材料结构与性能研究，990914514@qq.com
E-mail:990914514@qq.com

Study on foaming quality and toughness of polypropylene/basalt fiber composites controlled with POE⁃g⁃MAH

ZHU Nenggui, JIANG Tuanhui, LI Shengnan, SHEN Chao(), ZENG Xiangbu, QIN Shuhao, GONG Wei

National Engineering Technology Research Center for Composite Modified Polymer Materials，Guiyang 550022，China

Received:2024-06-14 Online:2025-05-26 Published:2025-05-22
Contact: SHEN Chao E-mail:990914514@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

普通聚丙烯（PP）/玄武岩纤维（BF）发泡复合材料由于发泡质量及韧性较差使其应用在一定程度上受到限制。为此，本文使用相容剂马来酸酐接枝聚烯烃弹性体（POE⁃g⁃MAH）对PP/BF复合材料进行改性，然后采用化学发泡二次开模工艺制备不同POE⁃g⁃MAH含量的PP/BF发泡复合材料，通过流变测试、形貌分析及力学性能测试等对POE⁃g⁃MAH调控PP/BF复合材料的发泡质量及韧性进行了研究。结果发现，添加POE⁃g⁃MAH改性后，随着其含量增加，BF和PP的相容性变好，泡孔形态显著改善，尺寸减小，密度增加。当添加6 %（质量分数，下同）POE⁃g⁃MAH时，PP/BF复合材料发泡的泡孔尺寸为64.58 μ m，泡孔密度为1.2×10⁶个/cm³，与其他含量相比时发泡质量最好。此外，POE⁃g⁃MAH的加入还增强了PP/BF发泡复合材料的韧性，缺口冲击强度和断裂伸长率均随POE⁃g⁃MAH含量的增加而提高，POE⁃g⁃MAH含量为6 %时，PP/BF发泡复合材料的缺口冲击强度最大，为4.33 kJ/cm²，增幅达到84.25 %。

关键词: 马来酸酐接枝聚烯烃弹性体, 聚丙烯, 发泡质量, 韧性

Abstract:

There are some limitations in the application of ordinary polypropylene （PP）/basalt fiber （BF） foamed composites due to their poor foaming quality and toughness. In this study， maleic anhydride⁃grafted polyolefin elastomer （POE⁃g⁃MAH） was used as a compatibilizer to modify PP/BF composites， and the PP/BF foam composites were prepared at different contents of POE⁃g⁃MAH through a chemical foaming secondary mold opening process. The foaming quality and toughness of PP/BF composites controlled by POE⁃g⁃MAH were investigated by rheological， morphological， and mechanical measurements. The results indicated that the addition of POE⁃g⁃MAH improved the foam quality of the PP/BF foam composites. The composites exhibited optimal performance together with the best foam quality at a POE⁃g⁃MAH content of 6 wt%， and their foam cell size and density was 64.58 μm and 1.2×10⁶ cells/cm³， respectively. Furthermore， the toughness of the PP/BF foamed composites was enhanced with an increase in the content of POE⁃g⁃MAH， demonstrating improved notch impact strength and fracture elongation. Specifically， the composite containing 6 wt% POE⁃g⁃MAH showed notch impact strength of 4.33 kJ/cm²， which increased by 84.25 % compared to the composite without POE⁃g⁃MAH.

Key words: maleic anhydride?grafted polyolefin elastomer, polypropylene, foam quality, toughness

中图分类号:

TQ325.1⁺4

朱能贵, 蒋团辉, 李胜男, 沈超, 曾祥补, 秦舒浩, 龚维. POE⁃g⁃MAH调控聚丙烯/玄武岩纤维复合材料发泡质量及韧性研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 30-35.

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图/表 10

样品名称	PP/份	BF/份	POE⁃g⁃MAH/份
PP/BF	90	10	0
PP/BF⁃1	90	10	1
PP/BF⁃2	90	10	2
PP/BF⁃4	90	10	4
PP/BF⁃6	90	10	6

表1 PP/BF复合材料的配比

Tab.1 Formula of the PP/BF composites

工艺条件	注塑温度/℃	注塑压力/%	注塑速度/%	模具温度/℃	初始厚度（h₁） /mm	最终厚度（h₂）/mm	开模距离/mm
参数	190	45	85	80	3.2	4	0.8

表2 制备PP/BF发泡复合材料的工艺条件

Tab.2 Process conditions of preparing PP/BF foam composites

图1 二次开模（抽芯）制备PP/BF发泡复合材料的示意图

Fig.1 Schematic diagram of the PP/BF foam composite material prepared by secondary mold opening （core pulling） method

图2 POE⁃g⁃MAH含量不同时PP/BF复合材料的流变性能

Fig.2 Rheological properties of the PP/BF composites with different POE⁃g⁃MAH contents

图3 POE⁃g⁃MAH含量不同时PP/BF复合材料断面的SEM照片

Fig.3 SEM images of cross⁃section of the PP/BF composite materials with different POE⁃g⁃MAH contents

样品名称	拔出的BF占比 /%	未拔出的BF占比/%
PP/BF	57.2	42.8
PP/BF⁃1	55.4	44.6
PP/BF⁃2	51.2	48.8
PP/BF⁃4	45.6	54.4
PP/BF⁃6	41.8	58.2

表3 POE⁃g⁃MAH含量不同时PP/BF复合材料断面中纤维拔出情况

Tab.3 Fiber extraction in cross⁃section of the PP/BF composite materials with different POE⁃g⁃MAH contents

图4 PP/BF复合材料中POE⁃g⁃MAH的增容机理

Fig.4 Compatibility mechanism of POE⁃g⁃MAH in the PP/BF composite materials

图5 POE⁃g⁃MAH改性后各种PP/BF发泡复合材料的SEM照片及泡孔尺寸分布情况

Fig.5 SEM images and pore size distribution of various PP/BF foam composite materials modified with POE⁃g⁃MAH

图6 PP/BF发泡复合材料的泡孔尺寸及密度

Fig.6 Cell size and density of the PP/BF foam composite materials

图7 不同POE⁃g⁃MAH含量的PP/BF复合材料的力学性能

Fig.7 Mechanical properties of the PP/BF composites with different POE⁃g⁃MAH contents

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