玻纖增強塑料
關注創建者：射線伽馬 創建時間：2019-02-28
玻纖增強塑料的實例教程
玻纖增強塑料是在原有純塑料的基礎上，加入玻璃纖維和其它助劑，從而提高材料的使用范圍。一般的來說，大部分的玻纖增強材料多用在產品的結構零件上，是一種結構工程材料；如：PP ABS PA66 PA6 PC POM PPO PET PBT PPS
優點
：
1.玻纖增強以后，玻纖是耐高溫材料，因此，增強塑料的耐熱溫度比不加玻纖以前提高很多，尤其是尼龍類塑料；
2.玻纖增強以后，由于玻纖的加入，限制了塑料的高分子鏈間的相互移動，因此，增強塑料的收縮率下降很多，剛性也大大提高；
3.玻纖增強以后，增強塑料不會應力開裂，同時，塑料的抗沖性能提高很多；
4.玻纖增強以后，玻纖是高強度材料，從而也大提了塑料的強度，如：拉伸強度，壓縮強度，彎曲強度，提高很多；
5.玻纖增強以后，由于玻纖和其它助劑的加入，增強塑料的燃燒性能下降很多，大部分材料不能點燃，是一種阻燃材料。
展開 模具溫度的設置，還要考慮樹脂品種、模具結構、玻纖含量等情況，在型腔復雜、玻纖含量高、充模困難時，模具溫度應適當提高些。對于材料為PA66＋33％GF的汽車把手面蓋，我們選擇的模具溫度為110℃。
D、壓力
注射壓力對玻纖增強塑料的成型影響很大，較高的注射壓力有利于充填，提高玻纖分散性，降低制品收縮率，但會增加剪切應力和取向，容易造成翹曲變形，脫模困難，甚至導致溢邊問題，因此欲改善“浮纖”現象，需在稍高于非增強塑料注射壓力的基礎上，根據具體情況適當加大。
注射壓力的選擇除與制品的璧厚、澆口尺寸等因素有關外，也與玻纖含量和形態有關，一般玻纖含量愈高，玻纖長度愈長，注射壓力應愈大。
螺桿背壓大小對于玻纖在熔體中的均勻分散、熔體的流動性、熔體的密實度、制品的外觀質量和機械物理性能均有重要的影響，通常采用稍高的背壓比較有利，有助于改善“浮纖”現象。
但過高的背壓會對長纖產生較大的剪切作用，使熔體易于因過熱而降解，導致變色及力學性能變差。因此將背壓設置得比非增強塑料略高些即可。
E、注射速度
采用較快的注射速度，可改善“浮纖”現象。提高注射速度，使玻纖增強塑料快速充滿模腔，玻纖沿流動方向作快速軸向運動，有利于增加玻纖的分散性、減少取向性、提高熔接痕強度和制品的表觀光潔度，但要注意避免因注射速度過快,在噴嘴口或澆口處發生"噴射"現象，形成蛇形紋缺陷，影響塑件外觀。
F、螺桿轉速
玻纖增強塑料塑化時，螺桿轉速不宜過高，避免摩擦剪切力過大而對玻纖造成傷害，破壞玻纖表面界面狀態，降低玻璃纖維與樹脂之間粘合強度，加劇“浮纖”現象，特別是當玻纖較長時，會因部分玻纖斷裂而出現長短不均現象，造成塑件各處強度不等，制品力學性能不穩定。
展開 這種方法通過創造長壽命、性能優異的材料，為塑料回收和可再生原料的使用提供經濟激勵。
作者簡介：
Nicholas Rorrer，2015年博士畢業于美國科羅拉多礦業大學化學與生物工程專業，之后加入美國可再生能源國家實驗室。主要研究領域為基于生物質的高分子聚合物合成、基于生物質的不同功能增強塑料以及塑料回收。
Gregg Beckham，2007年博士畢業于麻省理工學院化學工程專業，現任美國可再生能源國家實驗室高級研究員（Senior Research Fellow），研究涉及生物質利用各個方向，主要包括木質素降解和應用、纖維素酶酶結構-功能關系、功能性生物聚合材料等。在Science、PNAS、JACS 、EES等期刊發表超過160篇文章。
全文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119300479
來源：Joule
展開 但在玻纖增強尼龍注射成型過程中，“浮纖”現象經常出現。浮纖也叫露纖，即玻璃纖維露在產品表面，比較粗糙。
由于玻纖外露，使得此類產品的應用受到了限制，主要應用于高強度的結構件。而凡是用加纖材料做外觀件的，都是亞光面或蝕紋面（例如電動工具），因為普通加纖料難以做到亮麗的外觀。
浮纖形成的原因有很多，最主要原因為以下三種：
玻璃纖維與尼龍的相容性差
由于塑料熔體在流動過程中受到螺桿、噴嘴、流道及澆口的摩擦剪切力作用，會造成局部粘度的差異，同時又會破壞玻纖表面的界面層，熔體粘度愈小，界面層受損愈嚴重，玻纖與樹脂之間的粘結力也愈小，當粘結力小到一定程度時，玻纖便會擺脫樹脂基體的束縛，逐漸向表面積累而外露。
玻璃纖維與基料的比重差異
在塑料熔體流動過程中，由于玻纖與樹脂的流動性有差異，而且質量密度也不同，使兩者具有分離的趨勢，玻纖浮向表面，樹脂沉向內里,于是形成了玻纖外露的現象。
噴泉效應
尼龍熔體注入型模時，會形成“噴泉”效應，即玻纖會由內部向外表流動，與型腔表面接觸，由于模具型面溫度較低，質量輕冷凝快的玻纖被瞬間凍結，若不能及時被熔體充分包圍，就會外露而形成“浮纖”。
因此，“浮纖”現象的形成，不僅與塑料材料組成和特性有關，而且與成型加工過程有關，有著較大的復雜性和不確定性。
玻纖增強尼龍出現“浮纖”的解決方案
改善玻纖與尼龍的相容性
在成型材料中加入相容性、分散劑和潤滑劑等添加劑，包括硅烷偶聯劑、馬來酸酐接枝相容劑、脂肪酸類潤滑劑及一些國產或進口的防玻纖外露劑等。
通過這些添加劑來改進玻纖與樹脂間的相容性，提高分散相的均勻性，增加界面粘結強度，減少玻纖與樹脂的分離，從而改善玻纖外露現象。如研究表明，在基體中添加相容劑，改性后材料玻纖在基體中相容性較未添加材料明顯提高。
展開 改性尼龍中的玻纖增強尼龍、無鹵阻燃尼龍、無鹵阻燃增強尼龍材料在電子電氣領域中主要應用于制造電子連接器、線圈骨架、電氣開關、斷路器配件、電機配件這五大產品，下面分別闡述各產品的性能需要及適用材料。
1、電子連接器的制造要求改性尼龍具有高流動、高韌、耐高溫、易成型的特性，其適用材料如下
接線端子：通用型阻燃尼龍PA6/66；
PCI插槽、AGP插槽、 ISA 插槽 ：V0阻燃級30%玻纖增強尼龍PA66 ；
IDE插槽：15%玻纖增強PA66 ；
DIMM插槽：V0阻燃級25%玻纖增強尼龍66；
I/OPort&PS/2插槽：15%玻纖增強尼龍66。
2、線圈骨架要求改性尼龍具有高強度、高韌性、高耐溫的特性， 其適用材料如下 :
線圈骨架：PA66+15-30%GF HB、V0阻燃級PA66+30%GF 、V0阻燃級PA66。
3、電氣開關要求改性尼龍具有高韌性、高CTI、耐電弧的特性， 常用材料：
開關部件及接線盒：V0阻燃級PA6/66+15%GF；
開關：V0阻燃級30%玻纖增強PA66；
無熔絲開關：V0阻燃級PA66加15%玻纖。
4、斷路器配件要求低成本灼熱絲，常用材料：
MCB面板：V0阻燃級PA6或者V0阻燃級PA66+30%GF；
MCB配件：V0阻燃級PA66。
5、電機配件要求高CTI值、高強度、高耐電弧、高耐溫，常用材料：
馬達內框：V0級無 阻燃級PA66+30%GF ；
馬達內框、馬達轉子：V0阻燃級PA66+30%GF；
馬達固定探刷：V0阻燃級PA66+25%GF。
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海上及陸上低風速風電的發展促使風電葉片的長度和根部直徑急速增大，隨之而來的是超大型葉片根部灌注銀紋問題的產生。
研究表明葉片根部灌注的銀紋問題主要發生在樹脂灌注固化過程。本文通過研究調整葉片根部樹脂灌注固化產生的內應力，減緩葉片后固化過程的內應力釋放，有效地解決了大型風電葉片根部的灌注銀紋問題。
1. 現狀及因素分析
1.1
葉片銀紋問題
銀紋，一般指在玻璃態聚合物或某些半結晶性聚合物及環氧樹脂中
<p><strong style="color: rgb(0, 151, 186);">摘 要</strong></p><p class="ql-align-justify">基于Digimat軟件逆向獲得了用于制造油底殼的玻纖增強聚酰胺66（35%GF/PA66）材料屬性，通過多尺度聯合仿真方法對油底殼進行了模態仿真分析及測試。試驗結果與仿真結果的趨勢一致，所得結果可為復合材料零部件振動分析提供參考
由于玻纖增強塑料的熔融 指數比非增強塑料低30%～70%，流動性較差,因此 料筒溫度要比純尼龍 66 高出 10-30℃。 PA66+GF 的 熔融溫度為275-280℃,最高不超過310℃。如料溫 過高，雖然流動性有所提高,但也容易出現材料分解 及產品燒焦等問題。
其次是模溫 ,PA66+GF 的模溫在 110-140℃。
復合材料在電池包中的應用
但也要注意，復合材料受制于原料、成本等方面的限制，目前應用比較多的有玻纖增強塑料（SMC），以及各類改性樹脂。
GFRP（Glass Fiber Reinforce Plastic）材料，指的是玻璃纖維增強復合材料，俗稱“玻璃鋼”。它是以玻璃纖維及其制品（紗、帶、玻璃布、氈等）作為增強材料，以合成樹脂作基體的一種復合材料，根據不同的樹脂分為環氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼、聚酯玻璃鋼等。玻璃鋼具有質量輕、強度高、耐腐蝕、良好介電性、成形設計性好等優點，是替代金屬材料的首選材料之一。GFRP材料用途廣泛，被用于橋梁、混凝土筋材
長玻纖增強PP注塑工藝及注塑方式：長玻纖增強型聚丙烯（PP）部件通常由注塑長玻纖粒料制成。一種新型一步式工藝可將聚丙烯和玻璃纖維配混在一起，直接生產注塑部件。兩種方法各具特色，采取何種方式，應根據部件生產的特性而定。
在汽車工程中，儀表板、前端部件和車身底部元件越來越多地采用玻纖增強型聚丙烯制成。聚丙烯具有密度低、材料成本低、便於回用等特點，因此，在上述應用領域逐漸取代工程塑料和金屬
如某廠原使用醋醛玻纖塑料和增強尼龍等材料制作絕緣體，這些材料內含極性基因，吸濕性大，在常溫下絕緣性能可滿足產品要求，而在高溫潮濕下絕緣性能不合格。后采用特種工程塑料PES（聚苯醚砜）材料，產品經200℃ 1000h和240h潮濕試驗，絕緣電阻變化較小，仍在105MΩ以上，無異常變化。
聚丙烯（PP）具有質輕、性能優良、耐腐蝕和易成形加工等優點，其優越性在于不僅能代替熱固性塑料和金屬，還能代替其他熱塑性塑料，玻纖增強的聚丙烯材料可使原有材料的韌性、剛性以及耐久性得到大幅度的提升，在汽車、家電、電動工具等領域應用廣泛。
如某廠原使用醋醛玻纖塑料和增強尼龍等材料制作絕緣體，這些材料內含極性基因，吸濕性大，在常溫下絕緣性能可滿足產品要求，而在高溫潮濕下絕緣性能不合格。后采用特種工程塑料PES（聚苯醚砜）材料，產品經200℃ 1000h和240h潮濕試驗，絕緣電阻變化較小，仍在105MΩ以上，無異常變化。
尼龍（PA）用玻璃纖維(GF)增強改性后，其強度、硬度、耐疲勞性、尺寸穩定性、耐蠕變性等均有很大提高。玻纖在PA樹脂基體中的分散性與粘結強度對產品性能影響很大。在實際生產過程中，玻纖增強PA注射成型制品常存在各種缺陷。
近日，國高材分析測試中心收到客戶咨詢，他們需要制備100*100*2mm的玻纖增強PA方板，每批次約500片，制備的時候，由于增強PA容易出現外觀不良，造成材料投入成本上漲50%
