改性塑料粒料的配制-纖維增強改性塑料復合材料

對于制造增強粒料有以下要求：①玻璃纖維能均勻地分散于樹脂之中；②玻璃纖維與樹脂應盡可能包覆或粘結牢固、以避免包裝運輸、烘料、成型過程中玻璃纖維飛揚，影響環(huán)境及操作條件；③制造過程中應盡可能減少對玻璃纖維的機械損傷，盡可能減少對樹脂相對分子質(zhì)量的降解。纖維增強復合材料制備纖維增強復合材料制備影響因素關系圖LFT存在2種類型生產(chǎn)制備方法:LFT粒料制備和直接在線生產(chǎn)LFT制品；前者是先制成半成品粒料,再將粒料注射或模壓成型為制品;后者則是一步工藝法,即在生產(chǎn)線上配混玻璃纖維、塑料及添加劑后直接在線一步熱模壓或注射成型為所需制品,省去了制作粒料的中間環(huán)節(jié),減少了生產(chǎn)的工藝步驟,降低了能耗,節(jié)約了生產(chǎn)成本。纖維增強復合材料制備

LFT復合材料制備：LFT粒料己有較長的開發(fā)和生產(chǎn)的歷史,早期研究與開發(fā)的生產(chǎn)工藝技術包括電纜式包覆法、粉末浸漬法等多種工藝技術與制備方法；1、LFT造粒：

LFT造粒：近年來普遍地采用一種新型拉擠工藝成型生產(chǎn)技術:使連續(xù)玻璃纖維無捻粗紗通過特殊模頭,同時向模頭供入熱塑性樹脂,在模頭中無捻粗紗被強制散開,受到熔融樹脂充分浸漬后,可使每根纖維都被樹脂包覆,經(jīng)冷卻后,再切成較長的粒料(11~25mm)。LFT造粒：LFT造粒：項目PP/GFPP/GF/KH550PP/GF/PP-g-MAH拉伸強度/MPa394583彎曲強度/MPa4660114缺口沖擊強度/KJ·cm-23.04.89.6LFT造粒：在線配料和直接模壓成型;在線配料和直接注射成型;在線配料和直接擠出成型(制造型材或板材)2.直接在線生產(chǎn)LFT制品：1.增強改性的概念

增強改性是在聚合物基體中加入增強材料以改進聚合物的性能，特別是力學性能的一種改性方法，改性結果得到復合材料。

增強材料通常是纖維類材料及其制品，如玻璃纖維、玻璃布、玻璃氈、碳纖維、硼纖維、晶須、有機聚合物纖維及其織物。它們在聚合物中的作用類似于鋼筋在水泥建筑材料中的作用。其中，聚合物基體為連續(xù)相，纖維為分散相，兩相間“取長補短”、“協(xié)同作用”，極大地彌補了單一材料的缺陷，賦予聚合物復合材料各種優(yōu)異的性能，大大拓展了聚合物材料的用途。

復合材料是材料家族中最年輕、最活躍的新成員。按GB3961術語，復合材料是指由兩個或兩個以上獨立的物理相，包括粘接材料(基體)和粒料、纖維或片狀材料所組成的一種固體產(chǎn)物。在復合材料家族中，目前使用最廣、效果最好的是纖維增強材料。它以纖維增強塑料(樹脂基)和纖維增強彈性體(橡膠基)為代表，其特點是加工性能好、加工周期短、強度高、材料輕，抗疲勞性能、減振性能、高溫性能和耐腐蝕性能好。

2.增強改性的目的和意義目的：改進聚合物性能，特別是力學性能。

意義：1.可以替代大量有色金屬，如銅、鋁合金、不銹鋼等，降低原料成本；2.與金屬零件相比，成型方法簡單、經(jīng)濟，適于批量生產(chǎn)；3.熱塑性基體，廢品可回收利用，提高材料利用率。3.纖維增強聚合物基復合材料的類型復合材料包括三要素：基體材料、增強材料及復合方式。按此標準，纖維增強聚合物基復合材料可劃分為多種類別。①按基體材料劃分可分為纖維增強塑料(樹脂基)與纖維增強彈性體(橡膠基)。按基體聚合物的熱行為，又可有熱塑性與熱固性之分。熱固性增強塑料，簡稱FRP。熱塑性增強塑料，簡稱為FRTP。②按增強材料劃分按纖維的排列，可劃分為單向纖維、雙向纖維與三向纖維聚合物基復合材料；按纖維的形態(tài)，可劃分為連續(xù)(無限長)纖維、長纖維、短纖維與磨碎纖維增強聚合物基復合材料；按纖維的種類，可劃分為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、硼纖維、金屬纖維等纖維增強聚合物基復合材料。增強材料采用玻璃纖維及其制品時所得到的熱固性玻璃纖維增強塑料，即所謂的“玻璃鋼”，縮寫為GFRP；熱塑性玻璃纖維增強塑料，縮寫為GFRTP；采用碳纖維的熱固性增強塑料與熱塑性塑料的縮寫分別為CFRP與CFRTP。③按復合方式劃分纖維與聚合物可采用多種復合方式，組成復合材料。如預混復合、浸漬復合、層疊復合、骨架復合等。4.纖維增強聚合物復合材料的性能1.比強度高比剛度大可減輕自重，承受較多的載荷和改善抗震性能2.成型工藝性能好與金屬基復合材料相比較：沒有大量的切割，原材料消耗少，所用功率也不大，可制成形狀復雜的部件，尤其適宜于制作相當大的整體結構部件。3.材料性能可以設計復合材料和復合材料的結構部件(產(chǎn)品)都具有可設計性。纖維增強復合材料及其結構的可設計性，表現(xiàn)在選擇纖維的種類、性能和體積分數(shù)，安排鋪層的方向、層數(shù)和層次。根據(jù)載荷的種類、大小、使用要求和工藝條件等，對結構的形式、尺寸和厚度等進行沒計，可使結構的性能、質(zhì)量和經(jīng)濟指標等都做到合理和優(yōu)化。4.抗疲勞性能好疲勞破壞是材料在交變載荷作用下，由于裂紋的形成和擴展而造成的低應力破壞。纖維和基體間的界面能阻止裂紋的擴展；疲勞破壞總是從纖維或基體的薄弱環(huán)節(jié)開始，逐步擴展到結合面上，損傷較多且尺寸較大。5.破損安全性能好6.減振性能好7.熱穩(wěn)定性好5.玻璃纖維的分類和性能(1)按玻璃纖維的組成、特性與用途分類(2)按玻璃纖維的直徑分類初級玻璃纖維，單絲直徑>20μm；中級,10~20μm；高級，3~9μm；超級，<3μm(3)按玻璃纖維的長度：連續(xù)玻璃纖維、短切玻璃纖維以及磨碎纖維等6.原料的選擇及配方樹脂的選擇：兩個依據(jù)，一是根據(jù)增強和改性塑料產(chǎn)品性能對樹脂的性能要求，二是增強改性塑料粒料所加工的制品的幾何形狀和尺寸所要求的流動性能。例如，制備玻纖增強聚丙烯粒料時，由制品性能要求確定選用的是均聚聚丙烯、共聚聚丙烯還是化學處理聚丙烯，用于低溫環(huán)境仍要求保持高強度和良好的沖擊性能，則采用乙烯丙烯共聚物，需要高流動性加工則選用高熔體流動速率聚丙烯。增強纖維

熱塑性樹脂的增強通常采用玻璃纖維，無堿玻璃纖維或中堿玻璃纖維；纖維直徑；合成樹脂是高分子有機物質(zhì)，玻璃纖維是無機物質(zhì)，二者性質(zhì)差別很大，復合在一起的強度取決于二者間界面的作用力。為了改善二者間的結合能力，必須要對二者的界面進行處理。同時為使玻璃纖維在高溫剪切作用下不致過于斷碎而影響增強效果，以及確保玻璃纖維在樹脂熔融塑煉過程中有一定的流動性和良好的分散性，對玻璃纖維表面必須加以處理。3.填充材料

降低產(chǎn)品的成本；調(diào)節(jié)加工流動性；改進物理機械性能；賦予材料新的性能等4.樹脂改性劑167.纖維表面處理的基本原則1.極性相近原則無機增強材料的表面與聚合物基體有較大的差別，基體不易浸潤增強材料的表面，造成復合過程中基體材料難以完全排除增強劑表面已吸附的氣體，使復合材料孔隙率高、性能差。因此，對增強材料表面進行改性，使兩者極性相近2.界面酸堿匹配原則接觸體系界面電子斥引作用相匹配，界面酸堿配位產(chǎn)生粘合力，提高復合材料界面的粘接強度。3.形成界面化學鍵原則為了使復合材料既有優(yōu)良的物理力學性能，又具有抗腐蝕、耐濕熱老化性能，粘接的界面必須具備既有分子間作用力又有化學鍵力。處理增強材料表面時，同時必須考慮選用的表面處理劑是否具有能與增強材料表面及聚合物表面起化學反應的反應性基團和反應的可能性。17玻璃纖維的表面處理，就是在光潔的玻璃纖維表面涂上一層均勻的表面處理劑(或稱粘合劑、偶聯(lián)劑)。工程中常采用偶聯(lián)劑來對玻璃纖維進行表面處理。處理方法分為前處理(將偶聯(lián)劑加入浸潤劑中，或用偶聯(lián)劑直接代替石蠟乳劑，主要用于無捻粗紗及其紡織制品)、后處理(玻璃纖維經(jīng)熱處理后再用偶聯(lián)劑處理，主要用于有捻紡織制品)和遷移法(偶聯(lián)劑直接加入樹脂中，主要用于纏繞、模壓成型)等三種。8.玻璃纖維的表面處理一、纖維增強原理環(huán)氧樹脂玻璃纖維板25%玻璃纖維+PA6風力發(fā)電葉片LGF+PPBlendsSEMPP/GF纖維取向玻纖增強PP玻璃纖維、玻璃布、玻璃氈、碳纖維、硼纖維、晶須、有機聚合物纖維及其織物……1、玻璃纖維：二、增強纖維種類介紹池窯拉絲法葉臘石等原料在窯爐中熔制成玻璃溶液，排除氣泡后經(jīng)通路運送至多孔漏板，高速拉制成玻纖原絲。窯爐可以通過多條通路連接上百個漏板同時生產(chǎn)。工序簡單、節(jié)能降耗、成型穩(wěn)定、高效高產(chǎn)，便于大規(guī)模全自動化生產(chǎn)，成為國際主流生產(chǎn)工藝，用該工藝生產(chǎn)的玻璃纖維約占全球產(chǎn)量的90%以上。拉伸強度高斷裂伸長小導熱性小、耐熱性高表面吸水透明比玻璃低脆性大，不耐磨價格低廉玻璃纖維：玻璃纖維：1959年，日本學者首先發(fā)明了用聚丙烯腈（PAN）纖維制造碳纖維，如今碳纖維已發(fā)展成為獨立完整的新型工業(yè)體系。美國提出21世紀革命性的材料技術共有12項，其中“新一代碳纖維、納米碳管”位居第四。2、碳纖維：碳纖維：由有機纖維經(jīng)高溫固相反應轉(zhuǎn)變而成。制作碳纖維的有機纖維原材料有三種：人造絲(粘膠纖維)；聚丙烯腈(PAN)纖維；瀝青CF的性能：①強度高。其抗拉強度在3500MPa以上；②模量高。其彈性模量在230GPa以上；③密度小，比強度高。碳纖維的密度是鋼的1/4，是鋁合金的1/2