不同增容剂对玻璃纤维增强聚甲醛复合材料性能的影响研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.008

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (1): 53-60.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.008

不同增容剂对玻璃纤维增强聚甲醛复合材料性能的影响研究

王振华¹(), 杨正², 琚澳迎¹, 鲁世科², 刘保英¹^,²(), 房晓敏², 丁涛², 徐元清²

^1.河南大学化学化工学院功能聚合物复合材料研究所，河南开封 475004
^2.河南大学阻燃与功能材料河南省工程实验室，河南开封 475004

收稿日期:2021-05-26 出版日期:2022-01-26 发布日期:2022-01-21
作者简介:王振华（1994—），男，硕士生，从事高分子复合材料的研究，hunuwzh2020@163.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51703051)

Effect of compatibilizers on properties of glass⁃fiber⁃reinforced polyoxymethylene composites

WANG Zhenhua¹(), YANG Zheng², JU Aoying¹, LU Shike², LIU Baoying¹^,²(), FANG Xiaomin², DING Tao², XU Yuanqing²

^1.Institute of Functional Polymer Composites，College of Chemistry and Chemical Engineering，Henan University，Kaifeng 475004，China
^2.Henan Engineering Laboratory of Flame Retardant and Functional Materials，Henan University，Kaifeng 475004，China

Received:2021-05-26 Online:2022-01-26 Published:2022-01-21
Contact: LIU Baoying E-mail:hunuwzh2020@163.com;liubaoying666@163.com

摘要/Abstract

摘要：

采用硅烷偶联剂γ?氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ?（2，3?环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560）和高分子増容剂M分别对玻璃纤维增强聚甲醛复合材料（POM/GF）进行增容改性，并通过力学性能测试、扫描电子显微镜、旋转流变仪以及差示扫描量热仪探究增容剂类型及其含量对POM/GF复合材料的力学性能、界面形貌、流变行为、动态热机械性能及结晶性能的影响。结果表明，高分子增容剂M对POM/GF复合材料的增容效果优于小分子KH550、KH560；当增容剂M的含量为0.5 %（质量分数，下同）时，POM/GF/M复合材料的拉伸强度为120.9 MPa、弯曲强度为170.5 MPa、缺口冲击强度为8.6 kJ/m²，较未增容体系分别提升了14.2 %、19.1 %和32.3 %，且M还能够提高复合体系的结晶温度，降低结晶度的同时，促进结晶过程的进行。

关键词: 聚甲醛, 玻璃纤维, 增容剂, 力学性能, 结晶性能

Abstract:

Silane coupling agent （KH550 and KH560） and polymer interfacial compatibilizer M were used to modify the glass fiber reinforced polyformaldehyde composites （POM/GF）， and the mechanical properties of the resultant compo?sites were investigated using an electronic universal testing machine and a pendulum impact testing machine. Scanning electron microscopy， rotating rheometer and differential scanning calorimetry were conducted to investigate the effects of the type and content of compatilizer on the profile， rheological behavior， crystallization properties， and dynamic thermomechanical properties of the composites. The results indicated that the polymer compatilizer M had a better compatilizing effect on the POM/GF composites than the small molecules KH550 and KH560. The tensile strength， bending strength and notched impact strength of the POM/GF composites containing 0.5 wt % M reached 120.9 MPa， 170.5 MPa and 8.58 kJ/m²， respectively， which were increased by 14.2 %， 19.1 % and 32.3 %， respectively， compared to the composite without M. In addition， the incorporation of M increased the crystallization temperature of the composites， reduced their crystallinity， and promoted their crystallization process.

Key words: polyformaldehyde, glass fiber, interfacial compatibilizer, mechanical property, crystallization property

中图分类号:

TQ326.51

王振华, 杨正, 琚澳迎, 鲁世科, 刘保英, 房晓敏, 丁涛, 徐元清. 不同增容剂对玻璃纤维增强聚甲醛复合材料性能的影响研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 53-60.

WANG Zhenhua, YANG Zheng, JU Aoying, LU Shike, LIU Baoying, FANG Xiaomin, DING Tao, XU Yuanqing. Effect of compatibilizers on properties of glass⁃fiber⁃reinforced polyoxymethylene composites[J]. China Plastics, 2022, 36(1): 53-60.

图/表 9

样品编号	POM含量/%	GF含量/%	KH550含量/%	KH560含量/%	M含量/%	加工助剂含量/%
POM/GF	79.1	20	0	0	0	0.9
POM/GF/KH550（0.5）	78.6	20	0.5	0	0	0.9
POM/GF/KH550（2）	77.1	20	2	0	0	0.9
POM/GF/KH560（0.5）	78.6	20	0	0.5	0	0.9
POM/GF/KH560（2）	77.1	20	0	2	0	0.9
POM/GF/M（0.5）	78.6	20	0	0	0.5	0.9
POM/GF/M（2）	77.1	20	0	0	2	0.9

表1 POM/GF复合材料的样品配方表

Tab.1 Formula of POM/GF composites

图1 不同类型增容剂及其含量对POM/GF复合材料力学性能的影响

Fig.1 Effects of different types and contents of compatibilizers on mechanical properties of POM/GF composites

图2 增容剂含量为2 %时含不同增容剂的POM/GF复合材料的冲击断面形貌照片

Fig.2 SEM of impact fracture surface of POM/GF composites with different compatibilizers of 2 % loading，respectively

图3 增容剂含量为0.5 %时含不同增容剂的POM/GF复合材料的冲击断面形貌照片

Fig.3 SEM of impact fracture surface of POM / GF composites with different compatibilizers of 0.5 % loading，respectively

图4 增容剂含量为2 %时含不同增容剂的 POM/GF复合材料的流变行为

Fig.4 Rheological curves of POM/GF composites with different compatibilizers of 2 % loading，respectively

图5 增容剂含量为0.5 %时含不同增容剂的 POM/GF复合材料的流变行为

Fig.5 Rheological curves of POM/GF composites with different compatibilizers of 0.5 % loading，respectively

图6 POM/GF复合材料的结晶和熔融曲线

Fig.6 Crystallization and melting curves of POM/GF composites

样品	T_c/℃	ΔH_c/ J?g^-1	T_m/℃	ΔH_m/ J?g^-1	X_c/%
POM/GF	144.4	110.4	167.9	129.2	49.5
POM/GF/KH550（2）	146.8	104.3	166.5	107.6	42.3
POM/GF/KH560（2）	147.7	105.3	167.9	108.9	42.8
POM/GF/M （2）	145.6	93.4	166.0	91.6	36.0
POM/GF/KH550（0.5）	144.9	95.1	167.9	99.3	38.3
POM/GF/KH560（0.5）	146.2	104.4	167.2	111.1	42.9
POM/GF/M（0.5）	146.5	98.8	166.1	93.7	36.1

表2 含不同增容剂的POM/GF复合材料的DSC数据

Tab.2 DSC data of POM/GF composites with different compatibilizers

图7 增容剂含量为0.5 %时POM/GF复合材料的动态热机械性能

Fig.7 Dynamic thermomechanical properties of POM/GF composites with 0.5 % compatibilizer

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