长玻纤增强反应注射成型生产线控制系统设计文献综述

长玻纤增强反应注射成型技术及应用 长玻纤增强反应注射成型 技术及应用 摘要 ： 本文介绍了反应成型 和长玻纤增强反应成型 原理和 工艺， 讨论了长玻纤增强反应成型材料的增强和破坏机理 ， 论述 了长玻纤增强反应成型特点及 其 一些应用 。 关键词 ： 反应注射成型（ 长玻纤增强反应注射成型（ 长玻纤 一、引言 反应注射成型工艺 (从 70 年代发展起来的一项新型高分子加工技术，反应注射成型具有工艺简单、设备能耗低、生产周期短、劳动强度低、易于实现自动化连续生产等诸多特点 ,适合结构复杂、薄壁、大型制品的成型等优点 ,目前在汽车、仪表、机电产品、建筑 、制鞋、印刷、印染等行业等领域应用十分广泛 ,使用的树脂有聚氨酯、环氧树脂、聚酯甲基丙烯酸系共聚物、有机硅等。 增强反应注射成型（ 氨酯，是在 氨酯基础上完善发展起来的，它是在 氨酯中加入增强剂，使之在保持 艺的基本优点基础上，又赋予 多的优异性能。 品具有模量高、耐热性能好、线膨胀系数小等特点， 因而特别适合替代钢材做汽车车体和各种结构部件。 用的增强剂一般有玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维及不锈钢纤维等，而用量最大的为玻璃纤维。 玻纤 在 础体系中添加玻璃纤维，以提高和改善复合材料的刚性和热稳定性能，同时亦可以降低制品成本，因此，自 80 年代以来，玻纤 国目前 5%以上。而我国的 玻纤 步较晚，也相对较落后，因此对 玻纤 究具有重要的现实意义和应用价值。 二、 反应 注射 成型原理和工艺 所谓“ 反应注射成型 是一种成型热固性树脂的特殊注射成型方法。它是由低粘度高活性的原料 ,经过高压碰撞 混合 ,在模腔中发生聚合反应 ,直接固化成型为塑件的特殊注射成型方法。因为热固性树脂液态单体的聚合、聚合物的造型、定型是在一个流程中完成的 ,所以也称为“一长玻纤增强反应注射成型技术及应用 步法”注射技术。 应注射成型（ 艺 反应注射成型 （ 用两种主液体 ,使用不同的催化剂、发泡剂和改性剂 ,可得到硬质或软质、密度不同的发泡体制品。反应注射设备一般都包括两组液料的供给系统和液料泵出、混合及注射系统。 料的固化时间一般少于 1 常是 20 s,与大多数塑料加工过程不同 ,周期时间同制品壁厚相对无关。 目前大多数 料 皆以聚氨酯树脂为基础 ,聚氨酯反应注射的两种主浆料是多元醇和二异氰酸酯 ,每种原料浆中除树脂外 ,还常加入填料和其它添加剂。其成型过程通常由成型物料准备、充模造型和固化定型三个阶段组成。 首先将异氰酸酯和多元醇两种原料分别放入两只容器内 ,精确控制桶内物料的温度 ,两种原料分别通过各自的加热系统及定量泵进入混合注射器内混合 ,材料混合后发生化学反应 ,然后迅速、完全被注射入模具型腔内 ,待固化后即可启模。反应注射成型工艺流程见图 1。 图 1 反应注射成型工艺流程图 三、 长玻纤 增强反应注射成型法 （ 长玻璃纤维增 强聚氨酯反应注射成型工艺 (在聚氨酯反应注射成型工艺基础上开发的一种新型增强 产技术。该技术是在高压浇注机混合头附近将长玻璃纤维切割成长度为 长纤维， 料注入模腔之前，在混料腔内与直接添入的切碎纤维浸润、混合，经化学反应固化成型，制得玻璃纤维增强 P U 制品。 （一） 、 玻纤增强和破坏的机理 当聚氨酯材料与长玻纤通过 合成纤维增强聚氨酯泡沫塑料后，材料的模量与其强度都得到了提高，这是什么原因呢？这可以从纤维增强和破坏的机理的过程来理解。 长玻纤增强反应注射成型技术及应用 在拉 伸应力作用下 ,基体的薄弱部位首先产生裂纹 ,当裂纹遇到纤维时 ,可能出现终止、偏转、纤维脱粘拉出、纤维带树脂外壳拉出、纤维断裂等几种情形。当玻璃纤维长度小于临界纤维长度时 ,在拉伸载荷作用下 ,泡沫内的裂纹扩展 ,裂纹遇到玻璃纤维时发生终止或转向 ,最终玻璃纤维被拔出、树脂被拉断破坏 ,此时增强效果较差。而当玻璃纤维长度大于临界纤维长度时 ,玻璃纤维被拉断 ,起到的增强效果较好。 在压缩应力作用下 , 增强反应成型塑料的破坏主要是由树脂支柱的弯曲、扭转变形引起的。在纤维增强泡沫塑料体系中 ,纤维贯穿于若干个泡孔 ,使其周围一定范围 内的泡孔以其为核心联成一个较大的柱体 ,承受压缩应力时纤维的存在减少了树脂细杆及薄膜的弯曲扭转变形 ,相应提高了其破坏应力及压缩模量。 （二） 、 与传统的 反应成型 工艺比较的特点为 ： A 、 料与长纤维在混合头处开始混合，一直到进入模具。 在进入模具之前就二者就已混合良好，使纤维的分布非常的均匀，可以大大提高原料的充模性能，同时可以显著提高材料的机械性能。 材料机械性能的提高为减少原料的用量提供可能，尤其是一些大型薄壁制件，在引入 艺后可以大大减少材料的用量， 同时降低了制件本身的重量。 B、 由于纤维 长短和浇注数量的可调节性，工件不同部分的纤维含量和长度可以根据负载（使用要求）的不同来调整， 从而达到最佳的性能成本比（性能重量比）。 C、 完全省略预成型工艺，相应的工艺成本可以百分之百地去除，（预成型或编织的纤维和普通长纤维的价格相差很多），从而大大降低生产成本。 D、 艺加工的材料强度高， 重量轻， 在汽车行业的应用前景非常好。现在， 各大原料公司都在对其进行研究， 包括 有相当数量的设备被他们应用在实验室中做研究开发。预计在不久的将来， 该工艺可获得大规模的应用。（目前德国宝马汽车公司、江森内饰件公司等已经将该工艺应用于大批量生产）。 E、 天然纤维也可以替代玻璃纤维应用于这种设备中， 从而进一步降低成本。拓展应用领域。 长玻纤增强反应注射成型技术及应用 F、 在大型部件的制造方面， 艺的优势尤为明显：密度（强度）可以根据需要调整，可以省略大型予成型或编织件的搬运装模、以及在模具内的均匀排布， 可大大提高生产效率并节省 了 原料。 三 、 长玻纤增强反应注射成型技术的 一些应用 近年来，国 内 外对 注射反应成型 又作了较大改进，采用 长玻纤增强 材料预置于模具中强化制品的物理性能，使其刚性 和强度甚至赶上钢材，但质量却只有钢材的 55。 一种很有发展前途的聚氨酯制品，该类聚氨酯制品在汽车上可以制作方向盘、保险杠、车身壁板、发动机罩、行李箱盖、散热器格栅、挡泥板、扰流板 门内板、仪表台、保险杠、皮卡车的货柜挡板、顶棚，以及其他增强结构件 等多种部件。 下面我们举例介绍在汽车方面的三个应用。 1、 方向盘 方向盘是汽车安全件之一，为保证驾驶员的行车安全，要求方向盘在发生碰撞时能吸收大部分冲击能量，满足这一要求的最佳材料就是聚氨酯 注射反应成型 泡沫塑料。汽车方向盘一般采用 艺一次成型制 成，其外表是一层坚韧致密的聚氨酯皮层、内部是具有高回弹性的聚氨酯泡沫，从内芯到表皮密度逐渐增大，中间预置钢骨架，从而保证了方向盘既有牢固的强度，又有较好的弹性；现在基于轻量化考虑，出现了一种采用玻璃纤维增强尼龙 替钢骨架的趋势。在制作聚氨酯方向盘工艺过程中，调整原料配比和模具温度，特别是使模具温度与化学发泡反应达到精确平衡，是制得优良成品质量的关键。 2、 保险杠 保险杠是汽车部件中最早采用塑料制作的大型部件，当前中低档轿车普遍采用改性聚丙烯，高档轿车则采用聚氨酯制造。聚氨酯保险杠是通过 艺在模具中注入聚氨酯反应物制作而成，内部一般嵌有钢质加强筋。近年来，开始出现采用微孔聚氨酯弹性体制作新型悬架结构保险杠。由于微孔弹性体硬度低、压缩率高，通过变形能够吸收 80的冲击能量，其余的冲击能量可转移到底架上，这种保险杠具有质轻、安全、平稳、消音的功效。 3、 车身壁板 聚氨酯车身壁板通常采用 艺制造，通过 长 玻璃纤维的增强作用，使聚氨酯制品的弹性模量大大提高，在高、低温条件下均有很好的抗冲击性。 长玻纤增强反应注射成型技术及应用 采用 造的车身壁板，进一步提高了制品的综合性能，具有优异的耐热性和尺寸稳定性。聚氨酯车 身壁板与钢板车身相比，质量轻、耐腐蚀、汽车在低速碰撞时 更 不易变形 。 四、 结束语 随着玻璃纤维制品制造技术的发展和 纤维增强泡沫塑料 作为一种性能优良的工程塑料品种在合成枕木、汽车制造、管道建设等诸多领域将会大量投入使用 ,市场需求不断增长 ,潜力巨大 ,并出现了生物聚醚型和新型纤维、天然纤维增强聚氨酯泡沫塑料等新的发展动向。 发和制造企业与机构提供发展良机。 参考文献 1、 张晓明 ,刘雄亚 编著 .纤维增强热塑性复合材料及其应用 . 化学工业出版社 月第 1版 2、 毛孟进 宁波化工 、 2期 3、 张惠敏 ,姜法治 橡胶技术与装备 6卷 第 1期 4、 李光耀 ,姜胜远 .汽车与配件 2 5、 冯小军 模具制造 期 6、 曹长兴，李睃 .塑料科技 期 7、 申长雨 ,陈静波 ,刘春太 , 李菁 . 工程塑料应用 7卷，第 10期 8、 胡海青 题讲座 . 热固性树脂 . 2001年 7月 第 16卷第 4期 9、 梁书恩 ,田春蓉 , 王建华 , 周秋明 聚氨酯工业 . 2006年第 21卷第 6期 10、 杜俊超，孙海欧，于文杰 料制备研究 . 化学推进剂与高分子材料 卷第 1期 11