文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
注塑发泡PP/木粉复合材料的微孔结构及其性能研究
姓名:谢博
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:崔益华
2011-03
注塑发泡 PP/木粉复合材料的微孔结构及其性能研究
摘要
为了降低木塑复合材料(WPCs)的密度,改善其韧性,本文首先制备了 WPCs 粒子、发
泡母粒和发泡助剂母粒,然后将其通过二次开模注射成型,成功制备了微孔发泡木塑复合材料
(MFWPCs)。研究了木粉含量、发泡剂含量、成核剂含量以及注塑工艺参数(注射温度、注射
速度、注射压力)等对 MFWPCs 的物理和力学性能(孔隙率、拉伸强度、弯曲强度和冲击韧性)
的影响。观察了试样的冲击断口微观形貌,建立了上述因素与 MFWPCs 微孔结构的关系,探讨
了 MFWPCs 微孔增韧的机理。
结果表明:当木粉含量较低时可以促进微孔成核,但木粉含量较高时,易在基体中产生缝
隙而成为气体扩散的“通道”,加速泡孔的长大;发泡剂含量过高时,部分发泡剂在基体中由于
团聚而造成微孔大小不均和合并现象;成核剂的加入有利于细化微孔、增大微孔密度,但是含
量过高会导致 MFWPCs 的密度增大;注射温度较低会导致发泡剂分解不完全,过高的注射温度
会导致 PP 熔体强度过低,使其不能稳固气泡而加剧微孔的合并,使 MFWPCs 的力学性能急剧
下降;注射压力较低时,微孔尺寸较大且并孔现象严重,注射压力过高会抑制气泡的生长。注
射速度过高,由于聚丙烯的“剪切变稀”效应导致气体溢出和微孔合并现象加剧。
当木粉含量为 21%、发泡剂含量为 2%、成核剂含量为 %、注射温度为 180℃、注射压
力为、注射速度为 60%时,MFWPCs 的孔隙率为 %,其微孔分布均匀,尺寸细小,
微孔排列紧密,平均微孔直径 40um,微孔密度 ×106 个/cm3。与未发泡的 WPCs 相比,MFWPCs
的冲击韧性提高了 54%,弯曲强度和拉伸强度下降幅度不大。微孔的存在会导致裂纹扩展方向
的改变,使裂纹形成“台阶”、“分叉”。
关键词:微孔发泡,木塑复合材料,木粉,聚丙烯,注塑成型,力学性能,微孔结构
iv
南京航空航天大学硕士学位论文
ABSTRACT
In order to significantly improve the impact strength of WPCs and reduce their weight and cost,
microcellular wood powder posites (MFWPCs)were fabricated by two-step
method. The influence of wood flour content, foaming agent content, nucleating agent content and the
injection molding process parameters (injection temperature, injection speed, injection pressure) on
the physical and mechanical properties (porosity, tensile strength, flexural strength and impact
toughness) of the MFWPCs were investigated. Through observation of the impact fracture surface of
specimens, the microstructure of MFWPCs was analyzed, and the micro-porous toughening
mechanism of MFWPCs was discussed.
The results showed that lower content of wood flour would promote the nucleation of porous,
high content would result in the formation of cracks in the matrix and became a "channel" of gas
diffusion, whic h deteriorated the porous structure. High content of foaming agent would cause
combination of microst