聚丙烯/玻璃纤维（PP/GF)复合材料作为一种通用热塑性增强复合材料，具有密度小、弹性模量高、强度高、耐化学药品性能好、热变形温度高、尺寸稳定性好、价格低廉等优点，应用十分广泛。因而国内外对PP/GF复合材料已有广泛深人的研究，主要多集中在如何获得高性能的配方及其制备上。而PP/GF复合材料的配方组成也是影响其成型工艺性能的重要因素。本研究基于自制的PP/GF复合木龙料，研究了复合材料的配方组成对注射成型工艺的影响，以得到较好的注射成型工艺参数，从而获得性能优异的PP/GF复合材料注塑制品。
1  实验部分
1．1主要原料
    PP/GF复合材料：GF质量分数5%～40%，自制。
1．2主要设备、仪器
    熔体流动速率（MFR）仪：XRL- 400A型，河北承德材料试验机厂；
    注塑机：SZ-120型，扬州通用机械有限公司；
    电子万能试验机：WDS-10型，济南试验机厂；
    简支梁冲击试验仪：XCT-40型，河北承德材料试验机厂。
1.3试样制备
    将不同配方的PP/GF复合材料在80`C下烘干1 -2 h后，分别按照不同的注塑工艺参数注射成型，制得PP/GF复合材料试样。
1．4性能测试
    MFR按GB/T 3682-2000测试；
    熔融温度：利用MFR仪测试，先加上负荷，然后逐渐升高温度，记录每升高50C的变形量（压出量），绘出温度-形变曲线图，将曲线图上出现的第二个转折点（粘流态转变点）的温度（取5次的平均值）作为熔融温度；
    注射速率：将不同配方的PP/GF复合材料在80℃下烘干1-2h后，利用注塑机在相同时间不同压力下进行对空注塑，待射出物冷却至室温后称重，并记录冷却时间，计算出单位时间的注射量，即注射速率；
    拉伸性能按GB/T 1040-1992测试；
    冲击性能按GB/T 1043-1993测试。
2  结果与讨论
2.1 PP/GF复合材料的配方时MFR的影响
    图1示出不同GF含量下，未加助剂与加有偶联剂（质量分数为5％）和加有接枝改性剂（质量分数为3％）的PP/GF复合材料的MFR。

    从图1可以看出,随着GF含量的增加，PP/GF复合材料的MFR迅速下降。在低GF含量（质量分数小于25 %）下，加人偶联剂或接枝改性剂的复合材料的MFR高于未加助剂的；而在高GF含量（质量分数大于25 %）下，出现了相反的现象。许多研究表明，GF增强改性PP中，加人接技改性剂和偶联剂，能大大改善增强效果，这是因为它们的极性官能团与PP和GF产生了偶联作用，而这种作用会限制大分子链的运动。但是，接枝改性剂和偶联剂一般具有非极性长烃链，这些烃链又能起到润滑作用。当GF的含量较低时，只有部分偶联剂和接技改性剂发挥了偶联作用，剩余的主要起润滑作用，复合材料的熔体流动性高于未加助剂的；当GF的质量分数增加到25%以上时，偶联剂和接技改性剂主要起偶联作用，结合GF限制分子链运动的作用，从而使加入偶联剂或接枝改性剂的PP/GF复合材料的熔体流动性高于未加助剂的。因此，偶联剂或接枝改性剂对PP/GF复合材料的熔体流动性有很大影响，在注射成型加工时需考虑其影响。
2. 2 PP/GF复合材料的配方对熔融温度的影响
    图2示出PP/GF复合材料的配方对熔融温度的影响

    从图2可以看出，随着GF含量的增加，复合材料熔融温度增加。这是因为一方面GF的熔点比PP高很多，GF还大大阻碍了PP分子的热运动；另一方面GF的加人起到了成核剂的作用，使PP的结晶度大为增加。另外，在低GF含量下，加入偶联剂或接枝改性剂的PP/GF复合材料的熔融温度低于未加助剂的；而在高GF含量下，则出现相反的情况。这是因为，在低GF含量下，偶联剂和接枝改性剂具有一定的润滑作用，增加了PP分子的流动性，使材料的熔融温度降低；在高GF含量下，偶联剂和接枝改性剂主要起偶联作用，阻碍和限制了PP大分子的运动，这使得PP要在较高的能量（温度）下才能运动，因而提高了材料的熔融温度。在PP/GF复合材料的注射成型加工中，应根据GF的含量和是否加有助剂，适当调整塑化熔融温度。
2.3 PP/GF复合材料的配方对注射速率的影响[-page-]
    由以上讨论可知，GF和助剂对PP/GF复合材料的熔体流动性和熔融温度有较大的影响，这会使注射成型加工过程中复合材料的注射速率受到很大影响。图3示出PP/GF复合材料的配方对注射速率的影响。

    由图3可以看出，随着GF含量的增加，复合材料的注射速率逐渐降低。在低GF含量下，加人偶联剂或接枝改性剂的PP/GF复合材料的注射速率高于未加助剂的；而在高GF含量下，出现了相反的现象。这与图1中的变化趋势相似。因此在pp/GF复合材料注射成型过程中，特别是在高GF含量下注射成型加入偶联剂或接枝改性剂的复合材料时，为了得到较高的注射速率，提高生产效率，需要较大幅度地提高塑化熔融温度或注塑压力，但提高塑化熔融温度受到PP降解温度的限制，所以应以提高注塑压力为宜。
2.4注射成型工艺参数对不同配方的PP/GF复合材料性能及试样外观的影响
    表1为高GF含量下注射成型工艺参数对不同配方的 PP/GF复合材料性能及试样外观的影响（试样A为未加助剂的PP/GF复合材料，试样B、试样C分别为加人接枝改性剂和偶联剂的复合材料试样）。

     由表1可以看出，试样A只需在65MPa的注塑压力下就能达到良好的力学性能和外观水平，而试样B和试样C则需要80 MPa。注塑压力过低，试样不密实，外观不饱满，存在凹陷现象，复合材料的拉伸强度和冲击强度也较低；注塑压力过高，复合材料的力学性能提高不大，但试样难以出模。因此，针对PP/GF复合材料配方的不同，采用合适的注塑压力，才能获得性能和外观俱佳的注塑制品。
    在注射成型过程中，保压压力、保压时间和冷却时间也是影响制品性能的重要因素。由表1可以看出，试样B和试样C所需要的保压压力、保压时间和冷却时间均高于试样A。这是因为GF和助剂的加入使得复合材料流动性降低，充模困难，而且GF和改性剂导致材料热阻增加，传热速率减慢。因此相应的保压压力、保压时间及冷却时间都应延长。
3   结论
    （1)在低GF含量下，加人偶联剂或接枝改性剂的PP/GF复合材料的MFR和注射速率要比未加助剂的高，塑化熔融温度比未加助剂的低；在高GF含量下，出现相反的现象。
    （2)在高GF含量下，加入偶联剂或接枝改性剂的PP/GF复合材料要达到良好的力学性能和制品外观水平，需要采用较高的注塑压力、保压压力，较长的保压时间和冷却时间。