長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的開發(fā)應(yīng)用

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1、長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的開發(fā)應(yīng)用pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。46工程塑料應(yīng)用2007年,第35卷,第4期長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的開發(fā)應(yīng)用戚德海徐永軍沈開亮程方(泰山玻璃纖維股份有限公司,泰安271000)摘要通過對玻璃纖維(GF)增強(qiáng)聚丙烯(PP)改性,GF的表面浸潤與分散性的研究,開發(fā)出與PP相容,長充分適應(yīng)長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFT)加工要求的專用無捻粗紗,并通過長纖維造粒技術(shù)和注塑工藝制備性能優(yōu)良的制品,其力學(xué)性能明顯優(yōu)于短GF增強(qiáng)PP.最后介紹了長GF增強(qiáng)熱塑性塑料

2、的應(yīng)用前景.關(guān)鍵詞長纖維聚丙烯無堿玻璃纖維無捻粗紗隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,高性能,低成本熱塑性樹脂基復(fù)合材料得到了廣泛應(yīng)用.通過向熱塑性樹脂中添加增強(qiáng)纖維,同時對樹脂進(jìn)行改性等技術(shù)來制備纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料(包括新型結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,功能復(fù)合材料等)是新材料發(fā)展的一條行之有效的捷徑.這已成為科技界,產(chǎn)業(yè)界的共識,這也是實(shí)現(xiàn)通用塑料工程化,工程塑料功能化,特種工程塑料實(shí)用化的最佳技術(shù)路線.對增強(qiáng)纖維而言,目前用量最大,應(yīng)用最廣的主要是玻璃纖[1]維(GF).長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFT)具有良好的尺寸穩(wěn)定性,優(yōu)良的耐沖擊性和化學(xué)穩(wěn)定

3、性(耐鹽,,油燃料等)及可循環(huán)利用等諸多優(yōu)點(diǎn),成為汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)低成本高效益目標(biāo)的理想材料,是目前國際上極為活躍的復(fù)合材料開發(fā)品種之一.LFT的基體材料主要是聚丙烯(PP),用量占70%以上,此外還有聚酰胺,對苯二甲酸丁二酯(PBT),氨酯聚聚[3]等.筆者通過對PP進(jìn)行共混改性,同時對GF的表面浸潤劑和其分散性進(jìn)行研究,開發(fā)出與PP相容性好,充分適應(yīng)LFT加工要求的專用無捻GF粗紗,并通過長纖維造粒技術(shù)和注塑工藝制備了LFT試樣,其力學(xué)性能明顯優(yōu)于短纖維增強(qiáng)PP復(fù)合材料.1國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展?fàn)顩r20世紀(jì)50年代初期,出現(xiàn)了最早的GF增

4、強(qiáng)熱[2]LFT是20世紀(jì)80年代逐漸發(fā)展起來的一種新型增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料.目前存在兩種類型的制造方法,第一種是粒料長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFTG),即將連續(xù)GF無捻粗紗通過模頭,粗紗被強(qiáng)制散開,使每根單絲都受到樹脂包覆,然后經(jīng)冷卻短切成粒料.這種粒料在注射成型時GF處于熔融塑料包圍之中,將受注射螺桿的損傷降至最低,在最終制品中GF的保留長度可達(dá)12～25mm,而且GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%～40%.因此長纖維比短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有更高的性能,二者的形態(tài)對比見圖1和圖2.目前,美國RTP公司,美國GE公司,德國TICNA公司,日本DAIC

5、EL公司等世界著名的大公司都能夠工業(yè)化大批量生產(chǎn).美國LNP工程塑料公司推出長纖維增強(qiáng)PA66粒料以代替鑄鋁材料,其力學(xué)強(qiáng)度高,能在-40～140℃承受高載荷.該公司還推3出長纖維增強(qiáng)PBT粒料,密度1.4～2.1g/cm,為鋼材的1/5～1/4,其拉伸,彎曲強(qiáng)度為400～600[4]MPa,已超過碳素結(jié)構(gòu)鋼.圖1典型的短纖維粒料塑性復(fù)合材料.60年代,短纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料一直統(tǒng)治著熱塑性樹脂基復(fù)合材料注塑材料的市場,但纖維在加工成型過程中易受到損傷,導(dǎo)致最終制品中纖維長度很短(一般在0.7mm以下),增強(qiáng)效果不甚理想.70

6、年代中期,研究開發(fā)了中長GF氈增強(qiáng)PP熱塑性片材(GT),但是仍然無M法達(dá)到高的GF含量,且GF的排列方向無序,成型時GF的流動性受到影響,無法成型復(fù)雜的制品.圖2典型的長纖維粒料第二種是直接法/在線復(fù)合長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFT-D),直接將纖維與樹脂熔體模壓或注塑3山東省自然科學(xué)基金企業(yè)專項(xiàng)計劃(2004QYZX03)收稿日期:20072012203戚德海,等:長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的開發(fā)應(yīng)用47成復(fù)合材料制品.我國已有國產(chǎn)LFT-G生產(chǎn)線11條,臺商已在長春建LFT-D生產(chǎn)線.與增強(qiáng)塑料用GF短切原絲不同,在LFT加工過程中

7、,長纖維要經(jīng)過輸送段,塑化段,均化段等加工過程,必須保持長纖維在樹脂熔體中的分散性,短切性及合理取向,以保證其復(fù)合性能.目前,我國的車用及建筑用LFT材料主要依賴進(jìn)口,市場上LFT用GF紗僅有圣戈班公司的P319等寥寥幾個牌號.自主研究開發(fā)高性能的LFT材料并推動其應(yīng)用,有利于減少污染,節(jié)約資源,符合國家建設(shè)節(jié)約型社會及可持續(xù)發(fā)展的要求.2LFT用無堿GF紗及增強(qiáng)PP制品的研制2.1LFT用無堿GF紗的研制LFT用無堿GF紗的研制主要通過對GF界面改性技術(shù)的研究,對各組分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,解決長纖維表面的浸潤性問題,使得GF均勻分散在樹脂

8、基體中,能夠滿足LFT成型所需的連續(xù)加工性能,保證其對自動化加工工藝的適應(yīng)性.該研究關(guān)鍵技術(shù)為浸潤劑配方的研制,同時對拉絲,烘干工藝進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整.在研制過程中,筆者主要圍繞LFT用紗生產(chǎn)工藝的要求,制定合理的GF性能及質(zhì)