低翘曲玻纤增强PET复合材料的制备和性能研究

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1、低翘曲玻纤增强PET复合材料的制备和性能研究摘要：本文依据降低翘曲的机理，选用不同降低翘曲的方法，制备了系列低翘曲玻纤增强PET复合材料。结果表明，具有较高形状对称性的填料，如滑石粉、云母粉和玻璃微珠都能不同程度地降低玻纤增强PET体系的翘曲，非晶聚合物也能有效改进该体系的翘曲性能。关键词：PET，玻纤增强，翘曲，对称性填料，非晶聚合物玻纤（GF）增强PET具有优良的力学性能、耐热性和耐化学性，是PET工程塑料化的一个重要途径。但是，PET/GF的一个明显缺点是成型制品会产生较大的翘曲，给制品的外观甚至制品功能的正常发挥都带来了不利影响。翘曲是材料不均匀收缩的结果。材

2、料中组分的取向和结晶、注塑时采用不恰当的工艺条件、模具设计时浇口形状和位置不对、制品设计时壁厚厚薄不匀等都会造成制品的翘曲。[1]PET/GF复合材料的翘曲主要是玻纤在流动方向上的定向限制了树脂的收缩，PET在玻纤周围的诱导结晶又强化了这种效果，使得制品的纵向（流动方向）收缩小于横向（与流动方向垂直的方向），这种不均匀收缩便导致了PET/GF复合材料的翘曲。从材料的角度解决翘曲问题的方法主要有两种：第一种方法，利用矿物填料的形状对称性减轻玻纤取向造成的各向异性；第二种方法，使PET/GF体系与非晶聚合物共混，降低PET的结晶度，减少因结晶而造成的不均匀收缩。这两种方法

3、都可以有效减轻PET/GF制品的翘曲。[2]本文根据以上翘曲产生的机理和减轻翘曲的方法，选用滑石粉、云母粉、玻璃微珠等形状对称性高的矿物填料和与PET相容性好的非晶聚合物PC对PET/GF体系进行掺混改性，用目测法观察了这些改性材料的注塑样条的翘曲改进效果，并讨论了这些改性方法对体系力学性能和流动性能的影响，最后，还给出了选择低翘曲体系的一些原则。1．实验部分1.1物料PET，特性粘数0.90，广东开平涤纶企业集团公司；PBT，牌号111C，台湾长春公司生产；PC，牌号L-1250Y，日本帝人化成株式会社；玻纤，浙江桐乡巨石公司；滑石粉，1250目，广东清新县鑫鑫公司

4、；云母粉，600目，徐州北方微细粉体公司；玻璃微珠，深圳生产；其他助剂，市售。1.2样品制备将PET、PBT、PC、矿物填料等组分在130℃烘干5小时，按照表1所示配方配料（玻纤除外），混合，得混合料。在265℃挤出温度下将混合料和长玻纤在双螺杆挤出机的不同加料口先后加入，熔融共混，挤出造粒。再将所得粒料在130℃烘干5小时，用注塑机注塑标准样条供观察翘曲和性能测试之用。1.3性能测试拉伸性能按GB1040-92，拉伸速度50mm/min.；悬臂梁缺口冲击强度试验按GB1843-93标准测试；熔体流动速率按GB3682-83标准测试。1.4实验设备和仪器双螺杆挤出机，

5、型号SHJ-30，南京橡塑机械厂；注射机，香港震雄公司；拉力机，LJ1000型，广州实验仪器厂；冲击仪，XJU-22，承德试验机厂；熔体流动速率测试仪，μPXRZ-400型，吉林大学科学仪器厂。2.结果与讨论2.1注塑工艺条件对样条翘曲性能的影响所有配方和结果如表1所示。表1低翘曲PET/GF体系的配方和性能配方编号组分和性能1#2#3#4#5#PET+PBT14601460146014601022PC438玻纤400300300300滑石粉100云母粉100玻璃微珠100其它140140140140140翘曲（3mm厚）严重有改进很好最好很好拉伸屈服强度（MPa）8

6、5.887.299.888.691.6拉伸断裂强度(MPa)84.486.097.087.089.7断裂伸长率(%)54644悬臂梁缺口冲击强度（kJ/m2）8.596.817.115.219.02熔体流动速率(g/10min)（270℃，2.16kg）19.522.944.546.646.5色相本色白色灰色深灰白色L：总长，150mm；W：端部宽度，20mm；C：中间平行部分长度，60mm；B:中间平行部分宽度，10mm；d:厚度4mm图1GB/T1040-92中的Ⅰ型样条平面图用1#配方所得粒料在245，255，265，275℃的注塑温度和41MPa注塑压力下注塑

7、样条，样条尺寸如图1所示。目测结果表明，245，255℃下注塑的样条在图1所示的表面上有明显的凹槽形翘曲。在265，275℃下注塑的样条的翘曲明显减少，但仍然存在着看得见的翘曲。在245℃下，分别用41MPa、61MPa、81Mpa的注射压力注塑1#料样条。结果表明，随着注塑压力的提高，样条的翘曲和飞边变得越来越严重。注射温度和压力是影响PET/GF制品翘曲的两个重要工艺条件。高的注射温度使得体系组分在注射后仍能在较高温度下进行取向和应力的松弛和调整，从而可减缓翘曲。较高的压力会使体系产生较大的取向应力，从而发生更大的翘曲。除升高温度、降低压力外，降