熱塑性樹脂基復合材料的制造工藝及其特性
用玻璃纖維增強熱塑性樹脂,提高了力學性能和熱變形溫度,降低了線脹系數,提高了耐疲勞和抗蠕變性能,同時改善了電性能。蘇州挪恩復合材料有限公司對比了尼龍66、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物增強前后的性能,從實驗結果看各方面性能都有顯著提高。

(碳纖維復合材料汽車板簧)
目前已有多種熱塑性樹脂用來作復合材料的基體,研制成功的熱塑性復合材料有纖維增強尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯和聚氯乙烯等,一般應用在要求輕質、高強度、耐腐蝕的機械零件中,如航空機械、機車車輛、汽車、紡織機械、造船、建筑和電氣等領域。用碳纖維等高級增強材料代替玻璃纖維,可得到各種性能更好的復合材料,如結構材料、耐沖擊材料、耐磨、阻尼減振材料等。
這種材料的優點還和熱塑性塑料一樣具有重復使用性和二次加工性,其廢舊制品和加工中的邊腳料經過適當處理可以循環利用,該材料的制品可以采用熔融焊接方法連接,采用高溫高壓成型和冷卻成型,工藝周期較短、能耗低、生產效率高,熱塑性復合材料原料來源充足,價格低廉,易加工,熱塑性復合材料半成品(粒、片料)幾乎沒有貯存期限制。
熱塑性樹脂基復合材料工藝特性與熱塑性樹脂基基本相似,添加纖維增強材料后,其工藝性能略有變化,這與樹脂自身結構有密切的聯系。熱塑性樹脂基在成型加工過程中在剪切速率、溫度、壓力下變為粘流態,其流變性是決定樹脂體系加工性能的主要標志。
纖維含量、纖維長度、纖維取向對成型工藝也會造成影響。蘇州挪恩復合材料有限公司實驗人員分析了實驗測試數據,發現隨著纖維含量的增加,樹脂的粘度增加,流動性降低。在熱塑性復合材料中,玻璃纖維含量一般在20%-40%(質量分數),既有顯著增強效果,又能保證制品成型。過多的纖維含量會使纖維磨損嚴重,增強性能降低,物料成型性惡化,且對設備磨損加劇。
纖維含量相同時,纖維越短物料流動性越好,但不宜過短,以免影響增強效果。在注射成型中由于流體內摩擦造成流體內各層之間的剪切,流體在流道中流動時各層速度是不同的,在型腔表面流速為零,在型腔中央流速最大,靠近型腔表面的纖維排列方向與流動方向大致相同,面在中央的纖維方向呈無序排列。
針對纖維上述的含量、長度、取向特點,蘇州挪恩復合材料有限公司相關人員指出:在玻璃纖維含量較高時,為能夠成型制品,必須提高料筒的溫度和注射壓力;纖維長度不宜過短,在成型過程中長度變短,當物料在螺桿料筒中混煉通過噴嘴及流道時纖維被折斷導致平均長度變短,影響物料粘度;纖維排列方向性與制品的壁厚有明顯關系,制品越薄纖維排列方向越明顯。
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