聚丙烯是产量较大的通用塑料之一，但其力学性能尤其是强度和刚性有限。通过添加碳纤维短切，聚丙烯的综合性能得以提升，使其能够在部分工程塑料应用场景中发挥作用。研究碳纤维短切增强聚丙烯复合材料的性能特征，有助于合理指导实际应用。
在力学性能方面，碳纤维短切的添加显著提高了聚丙烯的拉伸模量和弯曲模量。实验数据显示，当碳纤维短切质量分数为20%时，复合材料的拉伸强度可达60兆帕以上，弯曲模量超过4吉帕，相比纯聚丙烯分别提升100%和200%以上。冲击强度方面，由于碳纤维短切的加入会在基体中形成应力集中点，对于未改性的聚丙烯，冲击强度可能有所下降。为解决这一问题，常添加弹性体增韧剂，形成三元复合体系。
热性能也是关注重点。碳纤维短切具有较高的热导率，其加入改善了聚丙烯的散热能力。同时，碳纤维限制了大分子链的运动，使得复合材料的维卡软化温度明显提高。热重分析显示，碳纤维短切增强聚丙烯的初始分解温度基本保持不变，但最终残留量随碳纤维含量增加而增加，这在一定程度上提高了阻燃性能，因为碳纤维能够形成连续的碳层结构。
流变行为对加工工艺有直接影响。碳纤维短切显著提高了聚丙烯熔体的粘度，同时降低了熔体流动速率。这种变化有利于减少挤出成型过程中的下垂现象，但也意味着需要更高的注射压力。有趣的是，碳纤维短切的加入使熔体表现出明显的剪切变稀行为，这意味着在高剪切速率下粘度下降较为明显。因此，在注射成型时采用高速注射有助于改善充模效果。
碳纤维短切增强聚丙烯的导电性能也值得关注。当碳纤维短切的含量超过渗流阈值（通常为5%至8%），复合材料表面电阻率可从10的15次方欧姆以上骤降至10的5次方欧姆以下，实现从绝缘体到半导体的转变。这一特性在抗静电包装和防爆外壳领域具有应用价值。
尽管碳纤维短切增强聚丙烯具有诸多优势，但需要注意聚丙烯的弱极性导致其与碳纤维的亲和性有限。通过添加马来酸酐接枝聚丙烯作为相容剂，可以显著改善界面结合，使力学性能得到进一步提升。相容剂的用量通常为碳纤维短切质量的5%至10%。
