玻璃纤维增强热塑性复合材料的研究进展
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玻璃纤维增强热塑性复合材料的研究进展
第4期55 2004年12月 纤维复合材料 FⅡ腿CoⅣⅡ.CIsI’TEs No.4 Oct.,2004 玻璃纤维增强热塑性复合材料的研究进展 刘学习 戴干策 (华东理工大学聚合物加工研究室,200237) 摘要综述了u叩和GMT加工工艺的进展,介绍了最新的两种GMT材料,提出了玻璃纤维增强热塑性复合材料 的发展方向,并对未来趋势作出预测。 关键词 玻璃纤维,LFF,GMT,热塑性复合材料 Research Advanced in Glass Fiber Reinforced Thermoplastic Composites Liu Xuexi Dai Gance (East China University of Science and Technology,SI娜曲ai 200237) ABSTRACT This paper reviews the development of the processing technology inⅡ叩and GMT.Two new kinds of GMT are in— troduced.The developing trend of GMT is suggested here too. KEYWORDS dass fiber,I胛,GMT,thermoplastic composites 1前言 热塑性树脂经玻璃纤维增强后,强度、模量、冲 击性能和耐热性能都得以全面的提高,用途拓宽,约 50%的热塑性树脂复合材料含有玻璃纤维。玻璃纤 维增强热塑性复合材料根据玻璃纤维增强方式的不 同,分为短玻纤(SFF)、长玻纤(LFr)和玻璃纤维毡 (Gm)增强三种类型。SFF是玻纤增强热塑性复合 材料的主要品种,但其不适用于对材料性能要求高 的场合,GMT是连续纤维或者长纤维毡增强热塑性 复合材料,LFr的玻纤长度控制在4nun以上,GMT 和Ⅱ’I’在性能上比SFr有很大进步,而且与玻纤增 强热固性复合材料相比(SMC、BMC),具有加工工艺 简单,无环境污染,可回收利用等优点,因此LFT和 GMT越来越受到人们重视。目前,LFr和GMT是玻 纤增强热塑性复合材料研究和发展的两个主要方 向。 2LFr加工工艺的进展 传统的唧工艺是预浸带工艺,包括熔融浸渍、 溶液浸渍和粉末浸渍等。预浸带工艺复杂,而且成 本较高,限制了LFr的应用。有研究者提出了直接 注塑法生产唧制品,即将干混的玻纤与热塑性树 脂直接通过注塑机注塑成制品,这样就不需要预浸 带工艺,从而简化了工艺,降低了成本。 Truckenmtiller和蹦tz【1 J直接将连续无捻粗纱引 入一台普通注塑机,在注塑机上安装了一个塑化单 元,直接注塑成型了玻纤增强尼龙6.6。制品中玻 璃纤维长度与预浸带切粒注塑制品相近,制品力学 性能也基本一致。Takeshi Moriwaki怛J用短切玻纤与 尼龙6.6直接注塑,所用注塑机的螺杆和料筒是特 别设计的,螺杆由进料段、塑化段和计量段三部分组 成。塑化段的螺杆是多螺槽的,而在料筒内壁开有 四个平行的槽,这种结构的注塑机有利于纤维与聚 合物熔体的混合,降低混合过程中纤维的断裂。研 究结果表明:玻纤含量50wt%时,直接注塑的制品拉 伸强度比短玻纤增强尼龙6.6提高了20%,制品中 玻纤长度明显高于短玻纤增强的。直接注塑LFr工 艺在工业上还没有应用。
目前已有新的ⅡTI'工艺在工业上应用,基本上 都是采用挤出机制备∞j。Krupp Wemer&Pfleiderer (KWP)公司14j采用两台挤出机和一个特殊设计的浸 渍混合头生产的LFT材料,纤维长度在l~4mm之 间,平均长度为2.5mm。制品性能与预浸带制品性 能相近,但成本大大下降。Dieffenbacher公司HJ也发 明了一种先进的长纤维增强热塑性复合材料的生产 加工技术。其工艺过程是:通过一独特的挤出体系 将粗纱和热塑性树脂塑炼,熔体混合物由挤出体系 挤出后直接进入模具,压缩模塑成型,此种材料称为 MCM,MCM的性能与GMT相近。但MCM材料是一
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