玻纖增強改性工藝及螺桿組合研究.pdf

1、玻璃纖維(GF)增強熱塑性塑料是一種質(zhì)輕高強、具有極高性價比的復(fù)合材料，該材料已在各個工業(yè)部門中得到了廣泛應(yīng)用，并且具有極大的發(fā)展空間和極好的發(fā)展前景。在復(fù)合材料中，纖維的含量、長度、分散狀況以及纖維與基體間的界面結(jié)合能力，都對最終制品的力學(xué)性能有重大影響，而這些因素又取決于體系組分配比，以及所用的加工設(shè)備和加工工藝。本文將從體系配方、加工設(shè)備和加工工藝三方面入手，選擇玻纖增強尼龍66(PA66)和玻纖增強聚苯醚(PPO)兩個體系，研究

2、各因素對玻纖長度、玻纖在基體中的分散以及制品性能的影響規(guī)律。
　　 1.本文通過實驗研究了GF含量對GF長度及制品性能的影響，并確定了相對較優(yōu)的GF質(zhì)量分?jǐn)?shù):尼龍體系最優(yōu)含量在30％左右，而聚苯醚體系則在20～23％之間。通過實驗對比為體系選擇了合適的增韌材料并確定了其最優(yōu)配比:GF/PA66體系選擇馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物彈性體(POE-g-MAH)，其與PA66的最優(yōu)配比為1∶6，GF/PPO體系為高抗沖聚苯乙烯(HIP

3、S)，其與聚苯醚的最優(yōu)配比為55∶45。本文還研究了相容劑的使用對界面結(jié)合及制品力學(xué)性能的影響，GF/PA66體系使用馬來酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH），聚苯醚體系使用馬來酸酐接枝聚苯醚(PPO-g-MAH)，研究發(fā)現(xiàn)相容劑的使用能有效改善界面結(jié)合能力，從而提高制品的性能。
　　 2.本課題針對GF加入后的混合段螺桿構(gòu)型，設(shè)計了不同的螺桿組合，重點研究了螺桿構(gòu)型對殘余GF長度，GF分散性好壞，以及制品性能的影響，并通過停機取

4、樣，研究了GF長度及其分布沿螺桿軸向擠出方向的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)減小GF加入后螺桿的剪切強度有助于提高殘余GF長度，但不易過小，否則會導(dǎo)致GF分散能力下降，使得材料綜合性能的下降;適當(dāng)?shù)匾敕聪螨X形盤元件ZME有利于GF長度的保持及GF的分散;將剪切混合元件分開交叉布置，能提高螺桿的輸送能力，有利于GF長度的保持;GF加入擠出機后被切斷打散，沿螺桿軸向擠出方向長度逐漸下降，長度分布逐漸變窄，且當(dāng)GF通過剪切混合元件時長度和長度分布

5、指數(shù)的下降幅度較大。
　　 3.本文還對加工工藝條件及工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，在制備增強粒料時擠出機的喂料速度和螺桿轉(zhuǎn)速主要控制體系中的GF含量。實驗還研究了擠出溫度對GF長度及制品性能的影響，確定了最優(yōu)的擠出溫度，兩體系均為275℃。實驗還研究了工藝條件對GF長度及力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，排氣效果不好會導(dǎo)致增強制品性能的下降，而GF在加入前進(jìn)行預(yù)熱，能得到更好地浸潤，有利于提高GF長度，從而提高力學(xué)性能。