玻璃纤维板的制备及其性能【字数：12848】
摘 要本文使用不同形态的聚丙烯（粒料、粉料）和玻璃纤维（短玻纤、长玻纤、玻璃纤维毡），采用模压成型的工艺方法，制备聚丙烯/玻璃纤维复合板。确定了用以聚丙烯粉料及玻璃纤维毛毡进行模压成型可以得到性能较为良好的复合板。考察了不同聚丙烯/玻璃纤维重量比对复合板性能的影响，得到了不同比例的聚丙烯/玻璃纤维复合板，并对其进行了热性能、水接触角、吸水性及阻燃性等性能测试，优化了复合板原料的配比。并使用光学显微镜对制备得到的复合板进行微观结构分析，分析其内部结构形貌。本文制备的聚丙烯/玻璃纤维复合板不含任何胶粘剂，成分和制作工艺简单，环境友好，在装饰材料领域和保温材料领域具有广泛的应用前景。
目录
1. 文献综述 1
1.1 引言 1
1.2 聚丙烯概述 1
1.2.1 结构与性能 2
1.2.2 生产与应用 2
1.2.3 缺陷与改性 3
1.3 玻璃纤维及其织物概述 4
1.3.1 分类及应用 4
1.3.2 生产方法和工艺 5
1.3.3玻璃纤维毡 6
1.4 玻璃纤维/聚丙烯复合材料的研究现状 6
1.5课题设计及创新点 7
2. 实验部分 9
2.1 实验原料 9
2.2 实验设备及参数 9
2.2.1 实验设备及仪器 9
2.2.2 平板硫化机设备参数 9
2.2.3 平板硫化工艺参数设定 10
2.3 工艺步骤简述 10
2.4 实验方案 11
2.5 性能测试 11
2.5.1 绝缘性能测试 11
2.5.2 吸水性能能测试 11
2.5.3 板材的水接触角测试 12
2.5.4 阻燃性能测试 12
2.5.5 保温隔热性能测试 13
3. 结果与讨论 14
3.1 各方案模压结果与讨论 14
3.1.1 方案1：短玻璃纤维+PP粒料 14
3.1.2 方案2：分散的短玻纤+PP粒料 14
3.1.3 方案3：玻璃纤维毛毡+P *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
P粒料 15
3.1.4 方案4：玻璃纤维毛毡+PP薄膜 16
3.1.5 方案5：玻璃纤维毡+PP粉料 17
3.2 玻璃纤维/聚丙烯复合板比例优化 17
3.3 显微分析测试 18
3.4 绝缘性能测试测试 18
3.5 吸水性能测试 19
3.6 水接触角测试 20
3.7 阻燃性能测试 21
3.8 保温隔热性能测试 21
4. 结论 23
参考文献 24
致谢 26
1. 文献综述
1.1 引言
自21世纪以来，对于新型复合材料的研究和开发一直是人们关注的热点。将基体材料和增强材料混合，通过一定的复合工艺即可得到具有特殊性能的功能复合材料。材料的综合性能得到提高并且可以有效克服传统材料存在的缺陷，正逐步代替传统材料甚至一些金属材料，广泛应用于汽车制造、数码电子、工程建筑等行业，其在近几年的发展尤为迅速。
随着社会发展和国家环保政策的引导，绿色环保型复合材料的制备逐渐成为发展的主流。玻璃纤维及其复合材料因高性价比、生产过程清洁无污染、产品可回收利用等优势受到了市场的青睐，需求量日益增大。据预测，未来几年全球玻璃纤维复合材料市场的消费将以年增长率8.5%的速度持续增长，到2022年，市场份额将达到1080亿美元。因此，考虑成本和绿色生产的情况下，关于选用何种原料和工艺制备出具有良好性能玻璃纤维增强材料这个问题具有重大的研究意义。
1.2 聚丙烯概述
聚丙烯是一种半结晶的热塑性树脂，由丙烯单体聚合而成。与聚乙烯相似，是非极性聚合物，力学性能好，无毒，相对密度低，具有优良的耐酸、碱以及耐极性化学物质腐蚀的性质，耐热，容易加工成型，原料易得，价格低廉，已成为五大通用合成树脂中增长速度最快、新品开发最为活跃的品种。但是聚丙烯可以在高温下溶于高沸点脂肪烃和芳烃，可被浓硫酸和硝酸等氧化剂作用，聚丙烯分子所含的叔氢原子易被氧气氧化，而导致链断裂，制品性能脆化。此外，温度、光和机械应力也可以促进聚丙烯氧化，因此必须加入稳定剂。
1.2.1 结构与性能
聚丙烯分子链上的单体单元含有不对称甲基，所以根据甲基空间结构上的不同规则的排列，可分为等规、间规、和无规聚丙烯三种立体异构体。工业生产的都是等规聚丙烯，间规和无规聚丙烯无实际应用价值。按生产中聚合工艺和单体含量的不同，又可将其分为等规均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯。
等规均聚聚丙烯是结构中的分子全部由丙烯分子组成，通过催化剂的选择性催化，使聚丙烯的侧甲基向分子链的同一侧排列，聚丙烯的规整度可以达到9899％。等规均聚聚丙烯由于分子中仅含有丙烯，分子链结构规整，其结晶度可达6080％，因而具有优良的拉伸、弯曲性能，耐热温度也较高，热变性温度能达到90℃以上。具有良好的耐蠕变性。但是由于本身分子规整度高，导致树脂冲击强度较差，耐低温性能也较差。
嵌段共聚聚丙烯的结构中丙烯分子为主要成分，通过在聚合过程中添加乙烯、丁烯等第二、第三单体，将乙烯、丁烯等分子按一定规律嵌入在聚丙烯分子链中，从而改变聚丙烯产品的各项性能。通过加入乙烯可以提高聚丙烯树脂的抗冲击强度、耐低温性能；加入乙烯和丁烯可以降低聚丙烯树脂的热封温度。它分子链中引入了乙烯分子并按一定规律排列，虽然降低了聚丙烯树脂的结晶度，但是乙烯和丙烯形成了共聚的橡胶相，和其余的聚丙烯分子形成海岛结构，使得聚丙烯树脂的抗冲击性能和低温性能得到大大提高。但同时，聚丙烯树脂的刚性和耐热性能有所下降。
无规共聚聚丙烯是在聚合过程中加入少量乙烯，一般乙烯含量控制在10％以下，分子链中丙烯和乙烯单体无规律的交叉分布。聚合物分子链的规整性降低，刚性降低，结晶度也随之降低，但透明度和抗冲击性能有所提高。
目录
1. 文献综述 1
1.1 引言 1
1.2 聚丙烯概述 1
1.2.1 结构与性能 2
1.2.2 生产与应用 2
1.2.3 缺陷与改性 3
1.3 玻璃纤维及其织物概述 4
1.3.1 分类及应用 4
1.3.2 生产方法和工艺 5
1.3.3玻璃纤维毡 6
1.4 玻璃纤维/聚丙烯复合材料的研究现状 6
1.5课题设计及创新点 7
2. 实验部分 9
2.1 实验原料 9
2.2 实验设备及参数 9
2.2.1 实验设备及仪器 9
2.2.2 平板硫化机设备参数 9
2.2.3 平板硫化工艺参数设定 10
2.3 工艺步骤简述 10
2.4 实验方案 11
2.5 性能测试 11
2.5.1 绝缘性能测试 11
2.5.2 吸水性能能测试 11
2.5.3 板材的水接触角测试 12
2.5.4 阻燃性能测试 12
2.5.5 保温隔热性能测试 13
3. 结果与讨论 14
3.1 各方案模压结果与讨论 14
3.1.1 方案1：短玻璃纤维+PP粒料 14
3.1.2 方案2：分散的短玻纤+PP粒料 14
3.1.3 方案3：玻璃纤维毛毡+P *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
P粒料 15
3.1.4 方案4：玻璃纤维毛毡+PP薄膜 16
3.1.5 方案5：玻璃纤维毡+PP粉料 17
3.2 玻璃纤维/聚丙烯复合板比例优化 17
3.3 显微分析测试 18
3.4 绝缘性能测试测试 18
3.5 吸水性能测试 19
3.6 水接触角测试 20
3.7 阻燃性能测试 21
3.8 保温隔热性能测试 21
4. 结论 23
参考文献 24
致谢 26
1. 文献综述
1.1 引言
自21世纪以来，对于新型复合材料的研究和开发一直是人们关注的热点。将基体材料和增强材料混合，通过一定的复合工艺即可得到具有特殊性能的功能复合材料。材料的综合性能得到提高并且可以有效克服传统材料存在的缺陷，正逐步代替传统材料甚至一些金属材料，广泛应用于汽车制造、数码电子、工程建筑等行业，其在近几年的发展尤为迅速。
随着社会发展和国家环保政策的引导，绿色环保型复合材料的制备逐渐成为发展的主流。玻璃纤维及其复合材料因高性价比、生产过程清洁无污染、产品可回收利用等优势受到了市场的青睐，需求量日益增大。据预测，未来几年全球玻璃纤维复合材料市场的消费将以年增长率8.5%的速度持续增长，到2022年，市场份额将达到1080亿美元。因此，考虑成本和绿色生产的情况下，关于选用何种原料和工艺制备出具有良好性能玻璃纤维增强材料这个问题具有重大的研究意义。
1.2 聚丙烯概述
聚丙烯是一种半结晶的热塑性树脂，由丙烯单体聚合而成。与聚乙烯相似，是非极性聚合物，力学性能好，无毒，相对密度低，具有优良的耐酸、碱以及耐极性化学物质腐蚀的性质，耐热，容易加工成型，原料易得，价格低廉，已成为五大通用合成树脂中增长速度最快、新品开发最为活跃的品种。但是聚丙烯可以在高温下溶于高沸点脂肪烃和芳烃，可被浓硫酸和硝酸等氧化剂作用，聚丙烯分子所含的叔氢原子易被氧气氧化，而导致链断裂，制品性能脆化。此外，温度、光和机械应力也可以促进聚丙烯氧化，因此必须加入稳定剂。
1.2.1 结构与性能
聚丙烯分子链上的单体单元含有不对称甲基，所以根据甲基空间结构上的不同规则的排列，可分为等规、间规、和无规聚丙烯三种立体异构体。工业生产的都是等规聚丙烯，间规和无规聚丙烯无实际应用价值。按生产中聚合工艺和单体含量的不同，又可将其分为等规均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯。
等规均聚聚丙烯是结构中的分子全部由丙烯分子组成，通过催化剂的选择性催化，使聚丙烯的侧甲基向分子链的同一侧排列，聚丙烯的规整度可以达到9899％。等规均聚聚丙烯由于分子中仅含有丙烯，分子链结构规整，其结晶度可达6080％，因而具有优良的拉伸、弯曲性能，耐热温度也较高，热变性温度能达到90℃以上。具有良好的耐蠕变性。但是由于本身分子规整度高，导致树脂冲击强度较差，耐低温性能也较差。
嵌段共聚聚丙烯的结构中丙烯分子为主要成分，通过在聚合过程中添加乙烯、丁烯等第二、第三单体，将乙烯、丁烯等分子按一定规律嵌入在聚丙烯分子链中，从而改变聚丙烯产品的各项性能。通过加入乙烯可以提高聚丙烯树脂的抗冲击强度、耐低温性能；加入乙烯和丁烯可以降低聚丙烯树脂的热封温度。它分子链中引入了乙烯分子并按一定规律排列，虽然降低了聚丙烯树脂的结晶度，但是乙烯和丙烯形成了共聚的橡胶相，和其余的聚丙烯分子形成海岛结构，使得聚丙烯树脂的抗冲击性能和低温性能得到大大提高。但同时，聚丙烯树脂的刚性和耐热性能有所下降。
无规共聚聚丙烯是在聚合过程中加入少量乙烯，一般乙烯含量控制在10％以下，分子链中丙烯和乙烯单体无规律的交叉分布。聚合物分子链的规整性降低，刚性降低，结晶度也随之降低，但透明度和抗冲击性能有所提高。
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