玻璃纤维对环氧基体预浸料固化特征的影响研究.pdf

２０１４年第４期玻璃钢／复合材料１３玻璃纤维对环氧基体预浸料固化特征的影响研究罗立，唐庆如（中国民航飞行学院航空工程学院，四川广汉６１８３０７）摘要：采用动态差示扫描量热法（ＤＳＣ）研究了玻璃纤维／环氧树脂预浸料体系的固化过程，考察了玻璃纤维对环氧树脂固化动力学的影响；利用Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法和Ｃｒａｎｅ公式计算了体系的反应活化能、指前因子、反应级数等固化动力学参数。结果表明，玻璃纤维使环氧树脂体系的理论凝胶化温度、固化温度和后处理温度升高；同时，增大了固化反应活化能，而固化反应的反应级数基本不变。说明玻璃纤维使环氧树脂体系固化反应变难，但不改变其固化反应机理。关键词：固化动力学；玻璃纤维／环氧树脂；预浸料；ＤＳＣ———中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：１００３０９９９（２０１４）０４００１３０５玻璃纤维／环氧树脂复合材料以其质量轻、耐腐蚀好、强度高、使用寿命长、施工方便、价格低廉等许多优点而广泛应用于建筑、机械、航空航天等领域¨ｊ。先进树脂基复合材料制件的性能在很大程度上取决于其制造方法和工艺过程，环氧树脂体系固化反应动力学是环氧复合材料技术的一个重要基础，可为环氧复合材料的成型制造提供指导和依据ｊ。固化反应动力学研究常用的方法是唯象法，即使用一些经验性的模型方程作为固化反应动力学的基础方程，通过数学拟合求得模型方程中的各项参数。高相南等研究了碳纤维对环氧树脂固化反应过程的影响，发现了碳纤维对环氧树脂体系固化反应有一定加速作用且加速的程度受温度条件影响显著；郭战胜等¨研究了碳纤维双马树脂预浸料体系的固化动力学，发现纤维的存在明显影响树脂的固化反应，低温时差异较小，高温时较大，增强纤维约束了树脂基体固化过程中的分子运动能力，降低了体系的固化程度，但没有改变树脂的固化机理。上述研究表明，纤维对树脂固化的影响不可忽视，而对于玻璃纤维对环氧树脂固化反应影响的研究工作还比较少，所以研究玻璃纤维／环氧树脂预浸料体系固化反应动力学具有十分重要的意义。本文以一种中温固化环氧树脂体系及其玻璃纤维预浸料为研究对象，采用非等温差式扫描量热法（ＤＳＣ）研究了树脂及预浸料固化反应过程，计算了固化反应参数，估算了理论的凝胶化温度、固化温度和后处理温度，并分析了玻璃纤维对环氧树脂体系固化动力学的影响。１实验１．１实验原材料及设备原材料：环氧树脂体系ＷＨＵＴ．Ｅｓｙｓ２０８，由武汉理工大学开发的一种低粘度、高性能环氧树脂体系，——包括树脂ＷＨＵＴＥｓｙｓ２０８Ａ、固化剂ＷＨＵＴＥｓｙｓ—２０８Ｂ和促进剂ＷＨＵＴＥｓｙｓ２０８Ｃ，三个组分使用质量配比为１００：７２：１；玻璃纤维ＧＦ，中材科技股份有限公司。设备：差示扫描量热仪ＤＳＣ－６０，日本岛津公司。１．２实验方法将Ｅｓｙｓ２０８体系三个组分按质量比搅拌均匀，将配制好的树脂充分浸润纤维束，使纤维质量分数控制在１０％左右，不同样品纤维含量的差异小于５％。制备好的树脂和预浸料进行ＤＳＣ测试，在不同的升温速率下（５Ｋ／ｍｉｎ、１０Ｋ／ｍｉｎ、１５Ｋ／ｍｉｎ、２ＯＫ／ｍｉｎ、２５Ｋ／ｒａｉｎ）扫描试样，测试气氛为氮气且氮气流量为５０ｍ］／ｍｉｎ，同时记录ＤＳＣ曲线。２结果与讨论２．１ＤＳＣ曲线分析环氧树脂体系Ｅ２０８及其玻璃纤维预浸料在５种升温速率下的ＤＳＣ曲线如图１所示。收稿Ｅｔ期：２０１３￣７．１０基金项目：国家自然科学基金（ＮＳＦＣ）民航联合基金重点项目（Ｕ１２３３２０２）；民航局科技项目重大专项（ＭＨＲＤ２０１２４０）作者简介：罗立（１９８８一），男，硕士研究生。主要从事民机复合材料研究，ｌｕｏｌｉ６１７＠１６３．ｃｏｒｎ。｜ｅ２吼４１４玻璃纤维对环氧基体预浸料固化特征的影响研究２０１４年４月２５０３００３５０４００４５０５００５５０６ＯＯＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／Ｋ（ａ）Ｅ２０８３０ｏ３５０４００４５０５００５５０６００Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／ｌ＜（ｂ）ＧＦ／Ｅ２０８图１Ｅ２０８及其ＧＦ预浸料升温ＤＳＣ曲线Ｆｉｇ．１ＤＳＣｅｕＦｖｅｓｏｆｔｈｅＥ２０８ｒｅｓｉｎａｎｄＧＦ／Ｅ２０８由图１可知，Ｅ２０８和ＧＦ／Ｅ２０８的固化反应都具有单一放热峰，随着升温速率的增加，放热曲线放热峰向高温方向移动，原因是随着升温速率增加，单位时间产生的热效增大，热惯性也增大，产生的温度差就越大，固化反应放热峰就相应地向高温移动。由于升温速率的增大使得在高温区反应速度加快，所以固化时间变短，固化峰变得逐渐尖锐，放热峰幅度变高。表１列出树脂及预浸料的反应特征温度，可以看出，Ｅ２０８和ＧＦ／Ｅ２０８的固化反应特征温度比较接近。表１不同升温速率下环氧体系及其玻璃纤维预浸料的反应特征温度Ｔａｂｌｅ１ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＥ２０８ａｎｄ，Ｅ２０８ａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｉｎｚｒａｔｅ注：、、分别为峰的起始温度、峰值温度和终止温度。’国ｌ二Ｊｌｌ２０１４：Ｎｏ．４将不同升温速率下Ｅ２０８和ＧＦ／Ｅ２０８放热峰的起始温度（）、峰顶温度（）、峰终温度（）分别对升温速率ＪＢ作图（如图２）并进行线性拟合，拟合直线外推到升温速率为０处，可得到恒温时的、和，这三项温度可以作为固化温度的参考，即理论的凝胶化温度、固化温度和后处理温度¨。５ｌＯｌ５２Ｏ２５‘ＨｅａｔｉｎｇｒａｔｅＫ・ｒａｉｎ（ｆ１）Ｅ２０８５ｌ０ｌ５２Ｕ２５Ｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅ肼１（。ｍｉｎ（ｂ）ＧＦ／Ｅ２０８图２Ｅ２０８及其ＧＦ预浸料升温速率与温度的拟合曲线Ｆｉｇ．２ＬｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｅｕｌｗｅｓｆｏｒＴ一８ｏｆｔｈｅＥ２０８ｒｅｓｉｎａｎｄＧＦ／Ｅ２０８由图２（ａ）得到三条拟合直线的相关系数分别为９６．５％、９７．２％和９７．１％，拟合程度较高，所以通过直线纵坐标轴上的截距即升温速率为０时的纵坐标轴上的读数可以分别得到Ｅ２０８的凝胶化温度为３７８．３Ｋ，固化温度为３９８．３Ｋ，后处理温度为４１２．９Ｋ；由图２（ｂ）得到三条拟合直线的相关系数分别为９７．１％、９７．７％和９８．２％，同理可得ＧＦ／Ｅ２０８的凝胶化温度为３８４．９Ｋ，固化温度为４０６．４Ｋ，后处理温度为４２２．１Ｋ。这一结果说明，该环氧体系属于高温固化体系，玻璃纤维使环氧树脂体系的各项固化工艺温度提高。伽蛳伽伽伽枷姗如∞ｍＯｍ≥≥Ⅱｍ，０嚣焉ｏ｝｛伽螂枷伽伽们枷姗２；８ｃＩｇＱ２０１４年第４期玻璃钢／复合材料１５２．２非等温固化动力学在固化反应中，固化热与固化度成正比，因此固化度可以用下式表示：△，１、——ａｎｏＬ△△式中，为体系固化进行到ｔ时刻的反应热；％为体系固化完全时的总反应热¨引。图３为Ｅ２０８和ＧＦ／Ｅ２０８的固化度与温度的关系曲线图。ｌ・Ｏ０．８暑０．６岩黾０．４ＵＯ・２００１Ｏ０．８嚣基０．６量０４ｕＯ・２０．０３６０３８０４００４２０４４０４６０４８０Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／Ｋ（ａ）Ｅ２０８３６０３８０４００４２０４４０４６０４８０５００Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／Ｋ（ｂ）ＧＦ／Ｅ２０８图３Ｅ２０８及其ＧＦ预浸料固化度与温度关系曲线Ｆｉｇ．３ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｃｕｒｖｅｓｆｏｒｃｕｒｉｎｇｄｅｇｒｅｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅＥ２０８ｒｅｓｉｎａｎｄＧＦ／Ｅ２０８采用Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法¨，利用ＤＳＣ固化曲线峰值温度来计算表观活化能，结合Ｃｒａｎｅ法¨计算出固化反应级数（ｎ）等动力学参数。Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ方程如式（２）所示：Ｉｎ（）＝ｌｎＡ百Ｒ一（２）其中，卢为升温速率，Ｋ・ｍｉｎ～；为峰顶温度，Ｋ；Ｅ为表观活化能，Ｊ・ｍｏｌ～；Ｒ为理想气体常数，８．３１４Ｊ・（ｔｏｏｌ・Ｋ）～，Ａ为指前因子。根据不同升温速率的固化曲线的值，以一Ｉｎ（）对１／Ｔｐ作图，如图４所示，直线拟合相关系数均为９９．９％，说明采用Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ方程进行拟合比较准确，由拟合直线的斜率（Ｅ／Ｒ）即可求得表观活化能Ｅ，由截距和Ｅ可求得指前因子Ａ。１０６ｌ０・４ｌ０・２１０＿０９８９．６‘９４９２９・０８．８００２２５０．００２３０００２３５０．００２４００．００２４５０．００２５０ｌ／Ｔ，（ａ）Ｅ２０８０．００２２５０．Ｏ０．Ｉ）０２３５０．００２４００．００２４５ｉ／ｒ．（ｂ）ＧＦ／Ｅ２０８图４Ｅ２０８及其ＧＦ预浸料一ｌｎ（ｆｌ／ｇ）对１／Ｔｖ拟合直线图—Ｆｉｇ．４Ｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅｓｆｏｒｌｎ（ｆｌ／￣）ａｎｄ１／ＴｐｏｆｔｈｅＥ２０８ｒｅｓｉｎａｎｄＧＦ／Ｅ２０８Ｃｒａｎｅ公式如式（３）所示：ｄ（１）Ｅ，¨ｄ（１／）ｎＲ以一Ｉｎ（）对１／作线性拟合，如图５所示，直线拟合相关系数均为９９．９％，说明采用Ｃｒａｎｅ方程进行拟合比较准确，由斜率和Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法算出的Ｅ可求出ｎ值。０．００２２５０００２３００．００２３５０．００２４００００２４５０．００２５０ｌ（ａ）Ｅ２０８蛹确６４２０８６４２Ｏ８ＯＯＯＯ９９９９９８玻璃纤维对环氧基体预浸料固化特征的影响研究２０１４年４月・ｌ４－１．６—１８－２．０－２．２鲁．２．４・２．６－２．８—３．０－３．２．３４ＵＵＵ２２ＵＵＵＵ０ＵＵＺｊ０００２４０Ｕ００２４５ｉ／ｒ，，ｆｂ）ＧＦ／Ｅ２０８图５Ｅ２０８及其ＧＦ预浸料一ｌｎ（／３／￣）对１／ｒ．拟合直线图—Ｆｉｇ．５Ｆｉｔｔｉｎｇｃｕｌ＇ｖｅ￥ｆｏｒｌｎ（卢／）ａｎｄｌ／ｏｆｔｈｅＥ２０８ｒｅｓｉｎａｎｄＧＦ／Ｅ２０８由Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ和Ｃｒａｎｅ法计算得到的动力学参数如表２所示。表２Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ和Ｃｒａｎｅ方法的计算结果Ｔａｂｌｅ２ＣａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｕｓｉｎｇＫｉｓｓｉｎｇｅｒａｎｄＣｒａｎｅｍｅｔｈｏｄｓ树脂的固化反应是否能够进行是由固化反应的表观活化能Ｅ来决定的，Ｅ的大小直观反映固化反应的难易程度，指前因子Ａ是各反应物质前后混乱度的量度¨。从表２中可以看出，玻璃纤维增大了环氧树脂体系固化反应的表观活化能和指前因子，表明玻璃纤维使环氧树脂固化反应能垒增大，固化反应变难；Ｅ２０８和ＧＦ／Ｅ２０８固化反应的反应级数分别为０．８９９和０．９０４，反应级数近似相同，表明固化反应均为复杂反应，玻璃纤维基本不改变树脂固化反应机理。３结论实验表明，玻璃纤维的加入对树脂的固化反应有明显的影响，预浸料体系固化动力学参数和纯树脂的参数有差异：ＧＦ／Ｅ２０８的理论凝胶化温度、固化温度和后处理温度均大于Ｅ２０８；玻璃纤维增大了环氧树脂体系固化反应的表观活化能和指前因子，使ＦＲＰＩＣＭ２０１４ｉ环氧树脂固化反应能垒增大，固化反应变难，但基本不改变环氧树脂体系固化反应机理。参考文献［１］何东晓．先进复合材料在航空航天的应用综述［Ｊ］．高科技纤维与应用，２００６，３１（２）：９－１１，［２］肖生祥，樊丁．环氧树脂与玻璃纤维复合材料的应用研究［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（１）：１７０．１７１．［３］汪亮，孙玲．低温固化高温使用复合材料应用研究［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２０１０，（３）：３２－３５．［４］邢素丽，王遵，曾竟成，肖加余，杨孚标，邱求元．新型潜伏性环氧树脂体系固化动力学［Ｊ］．国防科技大学学报，２００６，２８（２）：３１．３４．［５］崔继文，王书红，李晓军，武冬梅，那辉，孟令锴．环氧树脂／粘土纳米复合材料的固化反应动力学［Ｊ］．吉林大学学报（理学皈），２００８，４６（４）：７７４＿７７８．［６］刘天舒，张宝艳，陈祥宝．３２３４中温固化环氧树脂体系的固化反应动力学研究［Ｊ］．航空材料学报，２００５，２５（１）：４５－５２．［７］ＳＫＯＲＤＯＳＡＡ，ＰＡＲＴＲＩＤＧＥＩＫ．Ｃｕｒｅｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｓｕｓｉｎｇａｎｏｎ－ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｎｕｍｅｒｉｃａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＥｎ一￣ｎｅｅｒｉｎｇａｒｉｄＳｃｉｅｎｃｅ，２００１，４１（５）：７９３￣０５．［８］郑澎，张彦飞，赵贵哲，杜瑞奎．风电叶片用环氧树脂固化动力学特性及力学性能的研究［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２０１１，（２）：８一ｌ１．［９］高相南，孙志杰，顾轶卓，张佐光．碳纤维对环氧树脂固化反应过程的影响［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２０１２，（５）：４７－５３．［１０］郭战胜，杜善义，张博明，张宝艳，陈祥宝．碳纤维双马树脂预浸料体系的固化动力学［Ｊ］．化学物理学报，２００４，１７（２）：２ｌ９－２２４．［１１］钱玉春，陈拴发，丛培良，李祖仲．环氧树脂体系固化反应动力学特征［Ｊ］．郑州大学学报（工学版），２０１２，３３（３）：９５－９７．［１２］韦春，钟文斌，刘敏娜．环氧树脂／液晶固化剂固化反应动力学研究［Ｊ］．热固性树脂，２００２，１７（２）：１５一ｌ７．［１３］孙文兵，张超灿．等温ＤＳＣ法研究聚酰胺与环氧树脂的固化动力学［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００９，３１（６）：２８－３１．［１４］ＫＩＳＳＩＮＧＥＲＨＥ．Ｒｅａｃｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９５７，２９（１１）：１７０２－１７０６．［１５］ＣＲＡＮＥＬＷ，ＤＹＮＥＳＰＪ，ＫＡＥＬＢＬＥＤＨ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｕｒｉｎｇｋｉ－ｎｅｔｉｃｓｉｎｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＬｅｔｔｅｒｓＥｄｉ－ｔｉｏｎ，１９７３，ｌ１（８）：５３３３４０．［１６］ＧＡＬＬＡＧＨＥＲＫＰ，ＶＥＭＩＬＩＯＮＤＲ．Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｇａｓｐｈａｌｔ［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ：５５７６３６３，１９９６．［１７］卢晓东，黄玉东，张春华．环氧树脂／苯并嘿唑二胺体系的固化动力学及热性能研究［Ｊ］．固体火箭技术，２００８，３１（３）：２９５－２９８．［１８］陈平，张岩，石岩，郭宗文．潜伏性树脂体系固化反应动力学参数的特征研究［Ｊ］．复合材料学报，１９９９，１６（１）：５２－５７．２０１４年第４期玻璃钢／复合材料ＩＮＦＬＵＥＮＣＥＯＦＧＬＡＳＳＦＩＢＥＲＯＮＴＨＥＣＵＲＥＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＯＦＥＰＯＸＹＲＥＳＩＮＰＲＥＰＲＥＧＬＵＯＬｉ，ＴＡＮＧＱｉｎｇ一１３．１（ＡｖｉａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＦｌｉｇｈｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｇｕａｎｇｈａｎ６１８３０７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｕｒｉｎｇｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ／ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｐｒｅｐｒｅｇｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｄｙｎａｍｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｃａｎ．ｎｉｎｇｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ（ＤＳＣ）．ＴｈｅｃｕｒｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅＤＳＣｐｒｏｆｉｌｅａｎｄｃｕｒｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｌｉｎｅｒｆｉｔｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｃｕｒｉｎｇｄｅｇｒｅｅｃｕｒｖｅｗａｓｐｌｏｔｔｅｄａｃ．△ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｒｅａｃｔｉｏｎｈｅａｔｏｆｔ（ＡＨ，）ａｎｄｔｏｔａｌｒｅａｃｔｉｏｎｈｅａｔ（）．Ｔｈｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ（Ｅ）ａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆａｃｔｏｒ（Ａ）ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇＫｉｓｓｉｎｇｅｒｍｅｔｈｏｄｗｈｉｌｅｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｒｄｅｒ（ｎ）ｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＣｒａｎｅｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｌｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｅｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，—ｃｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ａｌｓｏ，ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｄｉｄｎｏｔｂｒｉｎｇａｂｏｕｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｏｒｄｅｒ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｉｔｗａｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｈａｄｎｏｏｂｖｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｕｒｉｎｇｒｅａｃ．ｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｗｈｉｌｅｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｔｈｅｃｕｒｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｕｒｅｋｉｎｅｔｉｃｓ；ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ／ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ；ｐｒｅｐｒｅｇ；ＤＳＣ（上接第５７页）ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮＯＦＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳＣＡＲＢＯＮＦＩＢＥＲＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤＰＯＬＹＰＨＥＮＹＬＥＮＥＳＵＬＦＩＤＥ（ＰＰＳ）ＰＩＰＥＳＢＹＦＩＬＡＭＥＮＴＷＩＮＤＩＮＧＰＲＯＣＥＳＳ———ＧＵＯＢｉｎｇｂｉｎｇ，ＷＡＮＧＬｉａｎｙｕ，ＺＨＯＵＣｈｕｎｈｕａ，—ＺＨＯＵＸｉａｏｄｏｎｇ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３７，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉａｎｇｈｕａＷａｔｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｒｙ，Ｈｕｎａｎ４２５５００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰＰＳｐｉｐｅｓｗｅｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｖａｎｏｗｎ．ｄｅｓｉｇｎｅｄｆｉｌａ．ｍｅｆｌｔｗｉｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＡＳＴＭＤ７９２ａｎｄＤ２３４４，ｖｏｉｄａｇｅａｎｄＩＬＳＳｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｏｔｈｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ，ｄｅｎｓｉｔｖｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉ０ｎｒａｔｉｏ）ｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｉｐｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｖｏｉｄｓｍａｉｎｌｙｌｏｃａｔｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｒｈｏｎｆｉｂｅｒ．ＴｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｖｏｉｄｓｈａｄａｎｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｐｉｐｅＩＬＳＳａｎｄｔｈｅＩＬＳＳｄｅｃｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｖｏｉｄｃｏｎｔｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ．ＴｈｅＩＬＳＳｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅ３３．２５ＭＰａａｎｄ２７．５４ＭＰａｗｉｔｈ０．０４％ａｎｄ０．０５％０ｆｔｈｅｖｏｉｄｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ．ａｃ０ｎｃＩｕｓｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｄｒａｗｎｔｈａｔｔｈｅＩＬＳＳｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｏｆｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ０ｆａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄｉｎａｓｉｍｉｌａｒｗａｙａｎｄｔｈｅＩＬＳＳｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｄａｓｉｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．—Ｓｏａｋｉｎｇｉｎｂｏｉｌｉｎｇｗａｔｅｒｆｏｒ８ｈ，ｔｈｅｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｏｎｌｙ０．６６％．Ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｐｅｈａｓ１０ｗｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｉｏ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｃａｎｐｒｏｄｕｃｅｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｐｅｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｌａｍｅｎｔｗｉｎｄｉｎｇ；ＰＰＳ；ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ；ＩＬＳＳ：ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ一ⅢⅢ一ｅ姨｜ｔ４