玻璃纤维增强热塑性复合材料的研究进展

上传者：程金路
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上传时间：2015-05-06
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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５５２００４年１２月纤维复合材料ＦⅡ腿ＣｏⅣⅡ．ＣＩｓＩ’ＴＥｓＮｏ．４Ｏｃｔ．，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ＲｅｓｅａｒｃｈＡｄｖａｎｃｅｄｉｎＧｌａｓｓＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＴｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬｉｕＸｕｅｘｉＤａｉＧａｎｃｅ（ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＩ娜曲ａｉ２００２３７）ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎⅡ叩ａｎｄＧＭＴ．ＴｗｏｎｅｗｋｉｎｄｓｏｆＧＭＴａｒｅｉｎ— ｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆＧＭＴｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｈｅｒｅｔｏｏ．ＫＥＹＷＯＲＤＳｄａｓｓｆｉｂｅｒ，Ｉ胛，ＧＭＴ，ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ１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【１Ｊ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。ＴａｋｅｓｈｉＭｏｒｉｗａｋｉ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。ＫｒｕｐｐＷｅｍｅｒ＆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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