项目四~~玻璃纤维增强塑料的制备

玻璃纤维增强塑料的制备,第三组 组长： 黄思伟 组员：侯现军，李成功，曾永成，吕旭东 指导老师：王燕,玻璃纤维增强聚丙烯的原材料,1.1 原料选择1.11 聚丙烯选用聚丙烯原料主要依据两条原则,一个是根据增强和改性PP产品性能对聚丙烯的要求,从而确定选用的是均聚聚丙烯、共聚聚丙烯还是经化学处理的聚丙烯;第二个原则是改性聚丙烯所加工制品的几何形状和尺寸所要求的流动性能1。通常选用PP为乙烯的2wt%30wt%,最好为3wt%15wt%的结晶性乙烯2丙烯嵌段共聚物。当乙烯含量超过30wt%时,刚性不足;当不足2wt%时,耐冲击性不足。在有机过氧化物的存在下,用有机硅系化合物或不饱和酸改性的改性PP,改性PP占45wt%75wt%,这样对刚性及冲击强度的综合平衡较好。也有人认为采用均聚聚丙烯与乙烯2丙烯2二烯烃三元共聚物(BPDM)体系对玻纤的包容更好。,1.12 乙烯二丙烯共聚物为了改善聚丙烯的冲击性能、低温脆性,应对之进行增韧处理。聚丙烯的增韧剂有乙二丙共聚物(BPR),苯乙烯二丁二烯嵌段共聚物(SBS)等弹性体。通常选用的是含有二烯烃成分的乙烯二丙烯2二烯烃三元共聚物(BPDM),其用量5wt%12wt%。在PPEPDM共混体系中加入有机酸类成核剂,以期PP球晶变小,提高增韧效果。,1.13玻璃纤维,玻纤的机械强度很高,其单丝的拉伸强度为1174MPa3923MPa,而拉伸模量高达450MPa1050MPa。在选择玻纤做增强材料时要注意玻璃纤维的性能、单丝直径、单丝长度、纤维含量等方面的问题。用于增强PP的玻纤主要是B玻璃纤维、A玻璃纤维和C玻璃纤维。B玻璃纤维是无碱玻璃纤维,使用效果较好。玻纤的直径必须控制在一定范围内,才能发挥其增强作用。一般来讲玻纤直径6m9m就可以了。玻纤的含量在5wt%30wt%之间为宜。超过30%虽刚性好,但脆性大,易在包装和运输过程中损坏;玻纤含量低,韧性虽好,但极易变形。玻纤的最小含量(VF)min可由(1)式计算求得: (Vf)min=Tm-(Tm)/f(Tf)min-(Tm)f(1)式中:Tm基体PP的拉伸强度、剪切强度; (Tm)f玻纤断裂,即改性材料的应变达到f时PP的拉伸强度;(Tf)min玻纤最小拉伸强度。,玻璃纤维增强聚丙烯配方设计,高性能玻璃纤维增强聚丙烯配方设计配方组成：均聚PP 54%GF 30%偶联剂K550 0.5%PP-g-MAH 5%POE-g-MAH 10%润滑剂 0.5%加工条件：（1）挤出造粒 温度180230；螺杆转速320r/min；（2）注射成型 温度190210,玻璃纤维的改性,1 表面改性剂 PP是非极性树脂,与其它材料的熔合性差。玻纤的表面光滑,很难与非极性树脂结合。改进方法主要是对玻纤的表面进行处理。表面处理剂主要用硅烷偶联剂,如KH-550等,但还不理想。因为此时PP依然是惰性的,它没有尼龙、饱和聚酯与玻纤之间那样的粘结力。为了改进这一缺点,可采用以下几种方法:(1)以过氧化硅烷偶联剂:含有双键置换基团的某些过氧化硅烷,如乙烯基三(特丁基过氧化)硅烷(A-1120)。(2)以氯化物偶联:将硅烷与全氯环戊烷,氯化二甲苯,氯桥酸酐等高氯化物并用,可显著地改进玻纤增强PP的强度。特别是从氯化二甲苯的热稳定性考虑,最为优异。(3)对PP进行极性化处理,即在PP链中引入极性共聚单体,常用的极性共聚单体有双马来酰亚胺(BMI)和马来酸酐(MAH)等;或加入过氧化物,如过氧化二异丙苯(DCP)。采用这些方法能使聚丙烯与玻纤表面产生一定程度的交联或化学作用,因而产品性能将大大提高。见表1和表2：,抗氧剂,PP的氧化老化过程是按游离基连锁反应机理进行的。使用抗氧剂是阻止PP自动氧化链反应过程进行的最有效防老化方法。抗氧剂可分为游离基链反应终止剂和过氧化物分解两类。主抗氧剂主要有胺类和酚类,辅助抗氧剂为硫酯类,配合使用具有协同效应,主辅抗氧剂用量比为1221。例如选用主抗氧剂1010,辅助抗氧剂DSTP,各0115wt%,在100下可使用115万小时;或选高效受阻酚类主抗氧剂,硫醇类或亚磷酸酯类辅抗氧剂,其150下热老化时间超过1000小时。,玻璃纤维增强粒料的工艺方法,生产工艺 玻纤增强PP的生产工艺流程见图：,玻纤增强PP的工艺控制,（1）玻纤含量的控制可通过玻纤股数多少、螺杆转速及树脂的进料量来达到。玻纤含量的检验方法可用灼烧减量法。（2）玻纤只有达到一定长度值后才能传递应力,起到增强作用。一般认为挤出造粒时玻纤长度应控制在015mm110mm。为了避免玻纤过度断裂,降低机器磨损,玻纤应从机筒中部加料口加入。生产中其长度由挤出机的操作变量和螺杆组合构型决定,操作变量包括螺杆转速、机头压力、机筒温度和玻纤加入量。可根据实际情况进行调节。(3)玻纤加入后排气一定要完全,真空度应尽可能高,否则将导致:挤出不稳定;粒料呈闭孔发泡状,影响外观;冲击性能较低。,玻璃纤维增强粒料的设备,1冷切造粒机组,双螺杆挤出机,玻纤增强PP的应用,在要求高刚度、高刚性的领域,玻纤增强PP可代替高级工程塑料、金属、铸件、热固性树脂;在耐热、耐水、耐化学剂等方面,玻纤增强PP主要用于汽车、家用电器等。如洗衣机皮带轮、过滤机板