目前增强PP复合材料的常用短切GF主要是柱状的圆GF，在注塑过程中，GF会沿着树脂熔体流动方向发生取向，使得垂直于流动方向的收缩率显著高于平行于熔体流动方向，因此制件会发生翘曲缺陷，导致制件产品变形与装配困难等问题。
尤其是对于薄壁化产品，由于GF在树脂中的各向异性导致的翘曲缺陷现象更为明显。
PP、尼龙、POM这类高结晶材料，更是翘曲困难户。
解决制件翘曲的常见方法包括改进模具结构、工艺条件优化以及添加形状对称填料如玻璃微珠等。
近年来，随着制件薄壁化发展需求，使用扁平GF替代圆GF也证实是解决薄壁化制件翘曲的一种有效手段。
扁平GF是一种横截面为扁平状的GF，其扁平程度通常用截面长直径与短直径之比即扁平比表示，目前市场上常见扁平GF的扁平比为3∶1与4∶1。
研究扁平GF增强材料的综合性能对于制备高性能、高质量的复合材料和解决制件变形问题具有重要意义。
圆形眉毛形状（HIS）椭圆形状（FF）玻璃纤维形状：从圆柱形到扁平（Nittobo网站）基于此，本文以PP为例，对比研究扁平GF与圆GF在增强PP材料中的性能，探究了两种PP/GF材料在力学性能、制件表面、翘曲程度等方面的差异性，并研究了圆GF和扁平GF复配使用的性能。
本文期待能为解决薄壁化制件尺寸变形问题提供思路，帮助理解不同形态的玻纤增强材料的性能表现和优化制备工艺，并最终为制备高性能、高强度、尺寸稳定的薄壁化材料提供借鉴。
PP/GF的力学性能图1是GF质量分数为30%时的不同PP/GF的力学性能。
由图1可见，GF10（圆，纤维直径10μm，短切长度3mm）增强PP的拉伸强度为101.8MPa，随着GF4F（扁平比为4∶1，横截面长边为28μm，短边为7μm，短切长度3 mm）的使用比例增加，拉伸性能逐渐降低。
使用GF10/GF4F(2∶1)和GF10/GF4F (1∶1)的拉伸性能较为接近，使用纯扁平GF增强PP的拉伸性能为94.6 MPa (图1a)。
类似地，随着扁平GF含量的增加，PP/GF的弯曲性能和冲击性能也逐渐降低（图1b~图1c）。
主要是相比于圆GF，扁平GF的尺寸较大，因此比表面积较低，与树脂结合反应位点减少，因此当GF质量分数为30%时使用扁平GF增强PP的力学性能相对较低。
进一步研究了高GF含量(扁平GF)时PP/GF的力学性能，测试了当GF质量分数为50%时PP/GF的力学性能，结果如图2所示。
当GF质量分数为50%时，GF10增强PP的拉伸强度为124.9 MPa，随着扁平GF含量的增加，PP/GF复合材料的力学性能变化不大，使用GF4F增强PP的拉伸强度为125.3MPa。
弯曲性能方面，PP/GF的弯曲强度随扁平GF含量的增加而逐渐提高；冲击性能也表现出相同的变化趋势。
这种力学性能变化与GF质量分数为30%时PP/GF的趋势不一致，主要是由于在高GF含量下，GF在PP树脂中的分散性成为影响力学性能的主导因素。
扁平GF相比于圆GF能更好地分散在PP树脂中，从而更有效承载外力的作用，因此在高GF含量下使用扁平GF可使PP/GF表现出更优异的力学性能。
PP/GF的界面性能通过SEM表征GF质量分数为50%时PP/GF复合材料的冲击断面形貌，其SEM照片如图3所示。
圆GF和扁平GF都与PP树脂具有较好的界面结合，这得益于GF表面浸润剂组分与PP树脂的良好界面相容性。
其中，图 3a显示纯圆GF(GF10)在PP树脂中会发生多根聚并(白色圆圈部分)，这是由于GF含量过高时GF难以完全分散。
对于圆GF和扁平GF复配使用体系(图3b~图3c)，可以看出扁平GF(GF4F)较为均匀地分散在圆GF 中；尤其是对于纯GF4F体系(图3d)，扁平GF在PP树脂中分散十分均匀。
通过SEM图的形貌结果能很好地解释高GF含量下不同GF对力学性能的影响，虽然扁平GF尺寸较大，但其在树脂中分散性较好，因此在拉伸时具有与圆GF相当的拉伸性能。
此外，由图3可见，扁平GF具有相对更一致的取向性，而圆GF则呈现出方向交错分散，说明在熔体流动过程中，扁平GF更容易沿着熔体流动方向发生取向。
这种取向使得样条在受到弯曲应力和外界冲击时，应力相对垂直集中于扁平GF宽边，扁平GF较大的侧面会吸收更多能量，使复合材料抵抗外界变形或冲击的能力增强。
因此，与圆GF相比，在高GF含量下扁平GF的引入比圆GF具有更加优异的弯曲性能和冲击性能。
PP/GF的翘曲性能翘曲现象是GF增强热塑性树脂复合板材中的常见问题，主要是由于GF在树脂中取向使得板材的横纵向收缩率差异引起的。
图4对比研究了不同PP/GF复合材料薄板的翘曲程度，结果表明使用纯圆GF制得PP/GF薄板的翘曲高度为13.8mm，随着扁平GF的加入，薄板的翘曲高度显著降低到3.1mm。
这是因为板材中的扁平GF在水平方向有一定长径比，垂直方向有一定长宽比，因此扁平GF能有效降低板材横纵向的尺寸收缩率，从而改善薄壁化板材的翘曲问题。
PP/GF的表面性能通过光学显微镜研究了不同PP/GF复合材料板的外观状态，并将复合板材表面浮纤占比统计在表1中，可以看出随着扁平GF含量的增加，PP/GF复合材料板的表面浮纤量逐渐减少，这是由于扁平GF与PP树脂相容性较好，并且在PP树脂中分散较为均匀。
因此，与纯圆GF相比，扁平GF的使用能减少高GF含量下PP/GF复合材料中的表面浮纤。
1.低GF含量(质量分数30%)时，PP/GF的力学性能随扁平GF用量的增加而降低，此时GF的比表面积占主导地位；高GF含量(质量分数50%)时，PP/GF的力学性能随扁平GF用量的增加而提高，尤其是冲击性能和弯曲性能提高较为明显，此时GF的分散性占主导地位。
2.高GF含量下，扁平GF比圆GF在PP树脂中分散更为均匀，并且更易在熔体流动方向发生取向；基于扁平GF增强的PP复合材料薄板具有更低的翘曲程度以及更光洁的表面。
3.圆GF和扁平GF复配使用，能获得更加平衡的力学、翘曲、外观等综合性能，尤以质量比为1∶1的配比使用能获得较高的性价比。
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