TiO₂改性芳纶纤维增强聚合物共混复合材料

摘要整理

本研究制备了以50:50聚丙烯/长链低密度聚乙烯接枝马来酸酐（PP:LLPE-g-MA）共混物为基体、0.5%、1%和2%（质量分数）未改性/TiO₂改性芳纶纤维为增强体的复合材料，采用熔融复合工艺加工。微细芳纶纤维经丙酮洗涤除杂后，利用钛酸四异丙酯前驱体通过溶胶-凝胶法进行表面改性，加入微晶纤维素控制TiO₂粒径。复合材料经热压成型制备4 mm厚板材和0.5 mm厚薄片用于热成形。所有复合材料均可成功热成形，纤维增强样品表现出改善的热成形性能且无褶皱。傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）确认了TiO₂粒子在纤维表面的成功沉积。光学显微镜、SEM和FTIR分析表明纤维通过物理机械锚定作用强烈嵌入基体，显著降低表面缺陷。吸水率从对照样品的0.195%降低至1 wt%TiO₂样品的0.075%和2 wt%TiO₂样品的0%，归因于材料致密化。接触角从对照样品的95.18°分别增加至1 wt%TiO₂样品的108°和2 wt%TiO₂样品的112.89°。1 wt%TiO₂样品表现出最高的弯曲强度和模量，相比对照样品分别提高44.88%和47.6%，源于纤维本身的高刚性和TiO₂改性表面粗糙度及相互作用。冲击强度相比纯PP提高139%（对照样品），相比纯PP提高209%（1 wt%TiO₂样品），相比对照样品提高29%。优异的热成形性能使该材料适用于汽车和无人机电子/贵重部件的包装应用，提供了一种可行、简便、快速且经济有效的损伤部件替换方案。

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