长纤维增强聚丙烯制备过程中纤维的断裂和分散

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1、长纤维增强聚丙烯制备过程中纤维的断裂和分散３８．一嘉１２辜尚。第４０卷．第１１期工程塑料应用ＥＮＧＩＮＥＥＲｎｑＧＰＬＡＳＴＩＣＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＶｂｌ．４０．Ｎｏ．１１Ｎｏｖ２０１２ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０们－３５３９．２０１２．１１．０１０任璞，庄辉，戴干策（华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海２００２３７）摘要：在长纤维增强热塑性塑料在线配混技术基础上，研究了长纤维在深螺槽挤出过程中断裂和分散的情况。研究发现，随着纤维含量的增加，基体黏度的增大，纤维直径的减小，纤维长度和分散度逐渐下降。随着螺杆转速的提高，加料速率的减

2、小，螺槽深度的变浅，纤维断裂严重，而纤维分散度得以改善。纤维在挤出过程中发生随机断裂，设备一纤维之间的相互作用是纤维断裂的主要因素。—————————————————————————————————————————————————————关键词：挤出；深螺槽；长纤维；断裂；分散中图分类号：ＴＱ３２７．１＋１文献标识码：Ａ文章编号：１００１．３５３９（２０１２）１１．００３８－０４ＦｉｂｅｒＢｒｅａｋａｇｅａｎｄＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇＬｏｎｇＧｌａｓｓＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＲｅｎＰｕ，Ｚｈｕａｎ

3、ｇＨｕｉ，ＤａｉＧａｎｃｅ（ｓｔａｔｅ—ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔｃｈｉｎａｕｎｉＶｅｒｓｉ哆ｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＴ色ｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎ曲ａｉＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｂｅｒ１０ｎｇｎｂｅｒｒｅｉｎｆｌｏｒｃｅｄ２００２３７，ｃｈｉｎａ）ｏｎｂｒｅａｋａｇｅ舯ｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇｄｅｅｐｃｈａｌｌＩｌｅｌｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗｅｒｅｓｔＬｌｄｉｅｄｂａｓｅｄｄｉｒｅｃｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ一ｔｈｅｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｄ～ＬＦＴ）．Ｔｈｅｒｅｓｕ——————————

4、———————————————————————————————————————————ｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｌｂｅｒ１ｅｎｇｔｈａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｗｅｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｍａｔｒｉｘｖｉｓｃｏｓｉｔ）ｒ，ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｔｈｅｆｌｂｅｒｄｉａｍｅｔｅＬＴｈｅ丘ｂｅｒ１ｅｎｇｔｈｗａｓｂｒｏｋｅｎｈｅａＶｉｌｙｗｉｔｈｓｃｒｅｗｓｐｅｅｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｆｂｅｄｒａｔｅｄｅｃｒｅａｓｉｎｇａｎｄｓｃｒｅｗｃｈａｎｎｅｌｄｅｐｔｈｓｈａｎｏｗｓ，ｂｕｔｔｈ

5、ｅｆｉｂｅｒｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｗａｓｉｍｐｒｏＶｅｄ．Ｆｉｂｅｒｏｃｃｕｒｒｅｄ豫ｎｄｏｍｂｒｅａｋａｇｅｉｎｔｈｅｅｘｔｌｌｌｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｍａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄ６ｂｅｒｗａｓｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｏｆ蠡ｂｅｒｂｒｅａｋｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ｄｅｅｐｓｃｒｅｗｃｈａｎｎｅｌ；ｌｏｎｇｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ；ｂｒｅａｋａｇｅ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ汽车的轻量化设计是节能减排的有效措施之一，长纤维增强聚丙烯具有高性能、质量轻、低成本等优点，可满足汽车的轻量化设计需求…。长纤维

6、增强热塑性塑料在线配混技术（Ｄ＿ＬＦＴ）是近年来国外开发的热点心ｑＪ，可实现基体熔融、纤维和基体螺杆塑化单元被认为是减少纤维断裂的有效途径，且应使用深螺—————————————————————————————————————————————————————槽¨２｜。笔者采用单螺杆Ｄ＿ＬＦＴ研究了影响纤维断裂和分散的因素，探讨了纤维的断裂机理。１实验部分的混合、成型在一条生产线上连续完成，并且可以根据应用需求快速进行调整，实现自动化操作。而国内只是针对拉挤成型制备长玻璃纤维粒料有一定的研究ｈ５。。纤维长度和分散度是影响纤维增强材料力学性能的关键因素，为了制

7、备性能良好的长纤维增强热塑性复合材料，一方面需要保持纤维有较长的长度，纤维长度越长，越有利于材料性能的提高悟８。；另一方面，在保持纤维长度的同时，应该使纤维分散成单丝【９。１０。Ｉ，以被树脂良好浸渍，提高界面的结合强度，充分发挥长纤维的优势¨¨。故对于Ｄ＿ＬＦＴ而言，关键是在降低纤维断裂程度的同时改善纤维的分散状况。目前，美国、德国等工业发达国家已经将Ｄ—ＬＦＴ技术成功应用于产业化生产，而国内对此方面的研究刚起步。相对于双螺杆，采用单１．１主要原材料聚丙烯：Ｙ１６００，Ｙ２６００，Ｙ３６００，熔体流动速率（ＭＦＲ）分别为１６，２６，３６ｇ／（１０ｍｉｎ），

8、中国石化上海石油化工股份有限公司（未作特别说明，文中所述树脂为Ｙ２