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1、本文由wtqam贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。46工程塑料应用2007年,第35卷,第4期长玻璃纤维增强热塑性塑料的开发应用戚德海徐永军沈开亮程方(泰山玻璃纤维股份有限公司,泰安271000)摘要通过对玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)改性,GF的表面浸润与分散性的研究,开发出与PP相容,长充分适应长纤维增强热塑性塑料(LFT)加工要求的专用无捻粗纱,并通过长纤维造粒技术和注塑工艺制备性能优良的制品,其力学性能明显优于短GF增强PP.最后介绍了长GF增强热塑性塑料的应用前景.关键词长纤维聚丙烯无碱玻璃纤维无捻粗纱随
2、着国民经济的快速发展,高性能,低成本热塑性树脂基复合材料得到了广泛应用.通过向热塑性树脂中添加增强纤维,同时对树脂进行改性等技术来制备纤维增强热塑性树脂基复合材料(包括新型结构复合材料,功能复合材料等)是新材料发展的一条行之有效的捷径.这已成为科技界,产业界的共识,这也是实现通用塑料工程化,工程塑料功能化,特种工程塑料实用化的最佳技术路线.对增强纤维而言,目前用量最大,应用最广的主要是玻璃纤[1]维(GF).长纤维增强热塑性塑料(LFT)具有良好的尺寸稳定性,优良的耐冲击性和化学稳定性(耐盐,,油燃料等)及可循环利用等诸多优点,成为汽车工业实现低成本高效益目标的理想材料,
3、是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种之一.LFT的基体材料主要是聚丙烯(PP),用量占70%以上,此外还有聚酰胺,对苯二甲酸丁二酯(PBT),氨酯聚聚[3]等.笔者通过对PP进行共混改性,同时对GF的表面浸润剂和其分散性进行研究,开发出与PP相容性好,充分适应LFT加工要求的专用无捻GF粗纱,并通过长纤维造粒技术和注塑工艺制备了LFT试样,其力学性能明显优于短纤维增强PP复合材料.1国内外相关产品发展状况20世纪50年代初期,出现了最早的GF增强热[2]LFT是20世纪80年代逐渐发展起来的一种新型增强树脂基复合材料.目前存在两种类型的制造方法,第一种是粒料长纤维增强热
4、塑性塑料(LFTG),即将连续GF无捻粗纱通过模头,粗纱被强制散开,使每根单丝都受到树脂包覆,然后经冷却短切成粒料.这种粒料在注射成型时GF处于熔融塑料包围之中,将受注射螺杆的损伤降至最低,在最终制品中GF的保留长度可达12～25mm,而且GF质量分数在20%～40%.因此长纤维比短纤维增强复合材料具有更高的性能,二者的形态对比见图1和图2.目前,美国RTP公司,美国GE公司,德国TICNA公司,日本DAICEL公司等世界著名的大公司都能够工业化大批量生产.美国LNP工程塑料公司推出长纤维增强PA66粒料以代替铸铝材料,其力学强度高,能在-40～140℃承受高载荷.该公司
5、还推3出长纤维增强PBT粒料,密度1.4～2.1g/cm,为钢材的1/5～1/4,其拉伸,弯曲强度为400～600[4]MPa,已超过碳素结构钢.图1典型的短纤维粒料塑性复合材料.60年代,短纤维增强热塑性树脂基复合材料一直统治着热塑性树脂基复合材料注塑材料的市场,但纤维在加工成型过程中易受到损伤,导致最终制品中纤维长度很短(一般在0.7mm以下),增强效果不甚理想.70年代中期,研究开发了中长GF毡增强PP热塑性片材(GT),但是仍然无M法达到高的GF含量,且GF的排列方向无序,成型时GF的流动性受到影响,无法成型复杂的制品.图2典型的长纤维粒料第二种是直接法/在线复合
6、长纤维增强热塑性塑料(LFT-D),直接将纤维与树脂熔体模压或注塑3山东省自然科学基金企业专项计划(2004QYZX03)收稿日期:20072012203戚德海,等:长玻璃纤维增强热塑性塑料的开发应用47成复合材料制品.我国已有国产LFT-G生产线11条,台商已在长春建LFT-D生产线.与增强塑料用GF短切原丝不同,在LFT加工过程中,长纤维要经过输送段,塑化段,均化段等加工过程,必须保持长纤维在树脂熔体中的分散性,短切性及合理取向,以保证其复合性能.目前,我国的车用及建筑用LFT材料主要依赖进口,市场上LFT用GF纱仅有圣戈班公司的P319等寥寥几个牌号.自主研究开发高
7、性能的LFT材料并推动其应用,有利于减少污染,节约资源,符合国家建设节约型社会及可持续发展的要求.2LFT用无碱GF纱及增强PP制品的研制2.1LFT用无碱GF纱的研制LFT用无碱GF纱的研制主要通过对GF界面改性技术的研究,对各组分进行优化设计,解决长纤维表面的浸润性问题,使得GF均匀分散在树脂基体中,能够满足LFT成型所需的连续加工性能,保证其对自动化加工工艺的适应性.该研究关键技术为浸润剂配方的研制,同时对拉丝,烘干工艺进行相应调整.在研制过程中,笔者主要围绕LFT用纱生产工艺的要求,制定合理的GF性能及质量指标,通过浸
