注塑成型玻璃纤维增强聚丙烯中界面结构的可视化与量化研究

《Journal of Applied Polymer Science》：Visualization and Quantification of Interface Structure in Injection-Molded Glass Fiber Reinforced Polypropylene

汽车轻量化需求推动高性能复合材料研究，重点考察玻璃纤维增强聚丙烯与MAPP改性树脂的界面粘附机制。通过三维界面结构可视化及SEM纳米压痕测试发现，MAPP含量影响界面形态与剪切强度，添加MAPP可使界面剪切强度提升30%以上，同时使复合材料抗拉强度提高18%-25%。

　　

摘要

鉴于全球对温室气体排放的监管要求，汽车行业迫切需要减轻车辆重量。这需要高效开发高性能材料，特别是由树脂、无机填料和其他可稀释添加剂组成的高性能复合材料。扩大复合材料在替代无机材料方面的应用范围也是减轻车辆重量的有效途径。为了实现高性能复合材料，阐明树脂与增强剂之间的界面粘附机制至关重要，因为这一机制极大地影响了复合材料的机械性能。在本研究中，我们三维可视化了添加或不添加马来酸酐改性聚丙烯（MAPP）的玻璃纤维增强聚丙烯的界面结构。通过图像分析对界面结构进行了定量评估，结果显示评估结果与扫描电子显微镜（SEM）纳米压头测试确定的纤维/树脂界面剪切强度之间存在正相关关系。研究结果表明，玻璃纤维周围存在富含MAPP的界面，并且界面结构会随着MAPP添加量的不同而发生变化。同时证实，MAPP的含量会影响复合材料的拉伸强度。

利益冲突

望月幸树（Yuki Mochizuki）、远藤隼（Hayate Endo）和下松康太（Kota Shitamatsu）受雇于大荣西川株式会社（DaikyoNishikawa Corporation）。王坤涛（Cuntao Wang）、小川纯一（Junichi Ogawa）和平本健二（Kenji Hiramoto）受雇于马自达汽车株式会社（Mazda Motor Corporation）。其余作者声明，本研究在没有任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行。