硅烷偶联剂处理玄武岩纤维对聚丙烯/竹纤维复合材料力学、热学和形态性能的杂化效应

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本研究系统阐述了玄武岩纤维对聚丙烯/竹纤维（PP/竹纤维）复合材料力学、热学和形态学性能的协同增强效应。玄武岩纤维含量设定为5、10、15和20 wt%，替代部分竹纤维，保持总纤维含量恒定为40 wt%。通过聚丙烯（PP）、马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MA）、碱处理竹纤维和硅烷处理玄武岩纤维的熔融共混，经注射成型制备PP/竹纤维复合材料和PP/竹纤维/玄武岩杂化复合材料。结果表明：硅烷处理玄武岩纤维的加入使拉伸和弯曲性能线性提升，但冲击强度随玄武岩纤维含量增加而下降；理论模型预测结果表明玄武岩纤维具有正的杂化效应。差示扫描量热法（DSC）分析显示，竹纤维和玄武岩纤维的加入均提高了PP的结晶度。热降解分析表明PP/竹纤维复合材料降解温度较低，而5 wt%玄武岩纤维的杂化复合材料相比纯PP表现出最高的热稳定性。动态力学分析（DMA）结果表明竹纤维和玄武岩纤维的加入增强了复合材料的粘弹性能。扫描电子显微镜（SEM）观察拉伸断裂面形态，显示玄武岩纤维和竹纤维在PP基体中呈随机取向分布，且与基体润湿性良好。

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