文|编辑：日斤对于一些需要低模量特性的应用，PP/GF会因其较低的韧性而受到限制。
因此有必要开发具有良好刚度-韧性平衡性能的玻璃纤维改性聚丙烯。
在这项研究中，两种平均长度的玻璃纤维(4.5毫米和12毫米)和玻璃纤维粉末，结合β-成核剂，用于研究对聚丙烯结晶和力学性能的影响。
结果表明，与玻璃纤维相比，玻璃纤维粉具有协同作用β-成核剂增强的聚丙烯复合材料显示出良好的刚度-韧性平衡性能。
以及β通过差示扫描量热法(DSC)测量，在复合材料中发现晶体，存在β晶体可以提高复合材料的韧性。
一、介绍玻璃纤维的不同性质会影响PP/GF的性能，而玻璃纤维的改性是一个重要的研究方向，玻璃纤维的各种改性方法或参数调整。
如长度调整、表面处理、偶联剂等都会对改性PP的性能产生影响。
其中，在实际应用中，GF长度是最容易调节的参数。
在工业应用中，根据平均长度和颗粒形态。
玻璃纤维可分为短玻璃纤维(≤6 mm)、长玻璃纤维(6–25mm)、连续玻璃纤维(CGF)和玻璃纤维粉末(GFP)，相对改性效果明显不同。
托马逊和弗卢格系统地研究了GF长度对PP性能的影响，他们发现随着GF含量的增加。
刚性参数如拉伸模量和拉伸强度线性增加，当wt%浓度大于40%时，增加的速率会降低。
作者解释了这种现象是因为更多的GF聚集，降低了刚性增加的效果。
他们还发现，当GF wt%浓度大于40%时，刚度参数增加的速率开始下降，作者认为这是因为更多的纤维聚集并降低了增强效果。
对于GF长度，他们发现当平均纤维长度大于0.5 mm时，在高GF浓度下影响增强效果的团聚是明显的。
但是较短的纤维可以实现更高的含量填充，因为随着GF长度的减少，团聚可以在一定程度上得以避免。
韧性方面，托马森和Vlug 发现随着GF浓度和长度的增加，夏比缺口冲击强度增加。
然而，为了在加工过程中保持GF的相对长度，需要对GF使用低剪切力的特殊加工工艺。
因此，有必要在双螺杆挤出机的普通加工设备上开展研究，探讨GF长度和形态对PP复合材料性能的影响。
与GF相比，GFP的平均粒径在微米级，由于基本形态由二维变为一维，相关性质发生了显著变化。
PP/GF具有优异的机械性能，如拉伸强度和弯曲模量，但在一些要求低模量和表面平整度的应用中存在一定的限制。
因此，在保持高力学性能的前提下，需要在保持韧性的同时降低模量。
因此，可以在PP/GF中添加各种弹性体，或者成核改性可以使用β-成核剂(β-NA)。
使用三种具有不同长度和形态的GF材料:4.5 mm短GF、12 mm长GF和GFP，以及它们与β-NA也被调查了。
二、材料和方法在本研究中，0.2%重量的最佳浓度为β-NA和KH-570的3%被先前的研究结果证实。
首先，β-NA和抗氧化剂与iPP在SHR 50A高速混合机(张家港聚润机械有限公司)中混合5分钟。
以上获得的材料在SK36双螺杆挤出机中挤出并造粒，从料斗到模具的机筒温度设定在160-220 ℃,螺杆速度为60 rpm。
其次，使用相同的方法将上述获得的粒料与GF和KH570熔融共混，除了螺杆速度设定为10 rpm以最小化纤维损伤。
在氮气氛下，在热分析装置(差示扫描量热法(DSC) 214，NETZSCH)上研究样品的熔融和结晶行为。
进行DSC操作的所有样品的质量约为4.0 mg，并密封在铝制的小皿中。
首先，用铟校准热流和温度。
当研究样品的DSC行为时，样品的升温和降温速率都设定为10℃分钟−1。
首先，将样品在50℃的初始温度下加热至200℃并保持5分钟，以获得无定形熔体并消除其热记忆。
其次，将样品温度从200°C降至50°C。
最后，再次将温度升至200°C。
通过DSC获得的每个相的熔融焓由下式表示δHi以及李和张提出的方法，相对结晶度在等式：成核的iPP样品的广角X射线衍射(XRD)图案记录在X射线衍射仪(ARL EQUINOX 100 X)中，其在40 kV的电压和30 mA的灯丝电流下操作。
强度与衍射角的径向扫描(2θ)记录在10-24之间。
扫描速率为4次/分钟。
三、结晶与机械性能与纯PP相比，PP/WBG在16.1处有明显的响应峰，对应于β-( 300)晶面的晶体，表明β-NA可以有效地增加β-复合材料中的晶体含量。
这β晶体的响应强度不同，其中GF-L和GF-S改性的PP具有基本相似的XRD图谱。
而GF-P的强度略大于其他两种，这表明GF-P有利于促进一定含量的形成β结晶。
王等使用KH570作为偶联剂和纳米SiO2对PP进行改性，发现当纳米SiO2超过了1%。
β-晶体相应的峰出现在XRD中，并且随着纳米SiO的量2增加了β晶体响应强度增强。
王等合成纳米二氧化硅2/PP复合材料，通过预拉伸技术，还发现在一定条件下，纳米SiO的存在。
形成β在这项研究中，所用GFP的平均粒度约为10微米，这表明微米级SiO2也有一定的促进作用β结晶。
GF-L和GF-S的XRD图谱基本相同，DSC、力学性能等其他测量结果也基本相似。
说明GF-L和GF-S在20%填充量时的改性效果相差不大，所以后续测试结果只显示GF-S的测试数据。
在PP/GF-S样品中，没有β-晶体反应被发现，但对于PP/GF-P，少量β晶体反应的发现。
再次表明GF-P具有一定的促进形成的能力β晶体，这由XRD的结果证实。
在添加之后β-NA，PP/WBG/GF-S和PP/WBG/GF-P有明显的β晶体反应，表明绿色荧光蛋白可以协同工作β——NA制作的β反应更加激烈。
许多纳米粒子具有促进PP结晶的作用，如氧化锌，蒙脱石，纳米碳，碳酸钙，方解石，纳米金等。
这些颗粒在形成结晶的过程中起着类似的作用。
通过本研究可以看出，GFP在改性PP的过程中也起到了类似的作用，可以促进PP的形成β结晶。
显示的变化Xt随着时间的推移，图中的一些区域被放大以便于观察。
在Xt相对于时间图，完成一半结晶所需的时间定义为t1/2，带有一个较小的t1/2代表更快的结晶速率。
这t1/2不同样品的结果列于表中3，可以看出纯PP结晶速率相对最慢，而PP/WBG改性的β-NA的结晶速率最高。
PP/GF-S和PP/GF-P的结晶速率相对于PP有所加快，但差别较小。
与GF填充相比，添加β-NA时，PP/WBG/GF-P和PP/WBG/GF-S的结晶速率增幅较大。
其中PP/WBG/GF-P的增幅更明显，说明GFP与β——NA不仅可以增加β结晶比，而且还具有高结晶速率。
四、GFP浓度陈等用过的碳纳米管(CNTs)和β-NAs来改性iPP/苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)，发现韧性比iPP提高了22.3倍。
张等发现在加入0.05%重量后β-NA和CNT，存在少量β晶体将打破CNT的宏观团聚并形成一定的α晶体。
这种效应将对冲击强度产生影响，并显著提高复合材料的导电性和耐热性。
张等用过的纳米碳酸钙3和β-NA对PP进行改性，发现存在β-钠会制造纳米碳酸钙3分散得更好。
在这项研究中，力学性能和结晶性能也表明，绿色荧光蛋白和β-NA具有协同改性效果。
为了进一步研究GF-P和之间的协同改性作用β-NA。
在本研究中，GF-P浓度在有或没有的情况下变化β-NA，并研究了对机械性能的影响，结果如图所示7。
可以看出，样品的所有劲度性能(拉伸强度、挠曲模量、拉伸模量和挠曲强度)β-NA随GF浓度线性增加。
在添加之后β-NA，当GF浓度低于10 wt%时，拉伸强度增加得更慢。
但是当GF浓度达到15 wt%时，拉伸强度显著增加，并且在更高的GF浓度下与PP/GF的水平保持一致。
在所研究的范围内，PP/WBG/GF-P的弯曲强度、拉伸模量和挠曲强度随GF浓度的增加而线性增加，但低于PP/GF-P。
就缺口冲击强度而言，PP/GF-P没有β-NA随着GF浓度的增加先增加后减少，在GF浓度为10 wt%时达到最大值。
添加完β-NA时，当GFP浓度小于20 wt%时，冲击强度一直保持在较高的稳定水平。
这表明GFP和β-当GFP的含量相对较高时，NA可以保持高水平的韧性。
五、结论PP/GF广泛应用于各个领域。
本文研究了不同形状和长度的GF材料对改性PP性能的影响。
发现GF-P可以起到增强PP性能的作用β-NA与其他GF相比，的存在β-PP中的晶体能有效提高韧性。
通常，生产的方式β-PP中的晶体包括成核剂改性和纳米粒子填充。
当β-NA单独使用时，刚性降低，韧性增加。
因此，GF-P增强PP能够以较低的成本实现刚性和韧性的综合性能。
且制备过程易于实现连续化，对传统PP的韧性改善具有重要的应用意义。
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