長玻纖增強塑料
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
長玻纖增強塑料的實例教程
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。但是，如果長玻纖增強材料增強彈性模量和沖擊強度，聚丙烯只能滿足機械規范。
部件由注塑或壓塑玻纖增強型PP制成。在壓塑工藝中，起始材料通常是玻纖氈熱塑性塑料（GMT）增強型PP制成的半成品板材。由於其纖維較長且具有各向同性特點，傳統型GMT壓塑通常能生產出機械特性優良的部件。但是，GMT生產工藝十分復雜。因此，半成品成本相對較高。
借助最新的技術發展，現可對PP和玻璃纖維進行在線配混，然後進行直接壓塑。隨著工藝技術的各項發展，壓塑與注塑相比具有諸多弊端。多數情況下，部件必須進行再次加工。壓塑部件中的開孔通常只能在下游沖壓過程中形成。這樣，就會造成廢料，從而增加總體成本。
玻纖增強注塑的表現
纖維和基材之間良好的粘合，對於部件的機械特性十分關鍵。與直接加工模塑料和長玻纖粒料相比，GMT可提供更高的強度和沖擊強度。由於纖維和纖維長絲能很好地粘固，長絲分布均勻，從而形成針刺氈結構，具有多種優勢。但是，與直接注射或通過長纖維粒料注射的模塑料相比，如果壓塑過程中流徑過長，上述優勢就不復存在。由於注塑能在部件中形成纖維取向，如果針對產生的應力進行合理設計，可部分抵消缺乏針刺性能的弊端。
現以復合材料中纖維結構破損對加工方法作出結論。纖維結構破損包括纖維斷裂、纖維脫粘、纖維拔脫等形式。
展開 筆者對長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF40）進行不同取向上的力學性能測試，研究機械可靠性：疲勞性能的各向異性行為，探究纖維增強聚丙烯材料的疲勞和性能與纖維取向、溫度、載荷等因素之間的關系，為工程應用和各向異性疲勞本構模型提供指導。
1、長玻纖增強聚丙烯材料疲勞性能各向異性行為
圖1 長玻纖增強聚丙烯材料常溫疲勞S-N曲線
Fig 1 Fatigue S-N curve of long glass fiber reinforced polypropylene material at room temperature
對不同方向的樣條進行尺寸測量，依據標準ISO 13003-2003進行疲勞性能測試，選取拉伸強度的50%-90%范圍內作為最大應力水平，每個應力水平測試2個平行樣，應力比0.1，頻率10Hz，長玻纖增強聚丙烯材料三個方向在常溫下的疲勞S-N曲線結果如圖1所示。從結果可以看出，注塑長玻纖增強聚丙烯材料的疲勞性能依然存在明顯的各向異性，0°、45°、90°方向疲勞性能的整體水平與拉伸強度有著直接性的關系，因此在同一應力水平下，0°、45°、90°方向的疲勞性能逐漸降低；且最大應力的對數與疲勞循環次數的對數呈線性關系，隨著應力水平的降低，疲勞壽命升高，可依據擬合曲線公式表征長玻纖增強聚丙烯材料0°、45°、90°方向的疲勞壽命，對于指導工程應用和產品開發有重要意義。
在低溫和高溫情況下，注塑長玻纖增強聚丙烯材料的疲勞性能也具有常溫條件下表現的各向異性，結果如圖2所示。
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 借助VESTAMELT? Hylink粘合劑，multiform工藝同時實現了長纖維增強熱塑性塑料與金屬板材的成型與粘接，并使用作示范部件的縱、橫汽車控制臂減重約 20%。
混合材料部件中的金屬組件和塑料組件，通常是借助于摩擦或形狀擬合元件如螺釘、鉚釘等而被連接在一起，或者是通過包覆成型和嵌件成型而連接在一起。現在一種新的生產工藝multiform，涵蓋了金屬板材的成型及長纖維增強熱塑性塑料（LFT）的成型，但其面臨的挑戰是，需要考慮加強肋以及纖維增強塑料的變壁厚分布，對此，采用諸如VESTAMELT? Hylink粘合劑技術進行粘接，就顯得非常必要。
混合材料部件中的金屬組件和塑料組件，通常是借助于摩擦或形狀擬合元件如螺釘、鉚釘等而被連接在一起，或者是通過包覆成型和嵌件成型而連接在一起。現在一種新的生產工藝multiform，涵蓋了金屬板材的成型及長纖維增強熱塑性塑料（LFT）的成型，但其面臨的挑戰是，需要考慮加強肋以及纖維增強塑料的變壁厚分布，對此，采用諸如VESTAMELT? Hylink粘合劑技術進行粘接，就顯得非常必要。
為演示這項工藝，選用了德國一家知名汽車制造商的汽車后橋縱、橫向控制臂作為示范件，它們原來由固體金屬制成，現在采用multiform工藝生產。在德國錫根大學X. Fang教授的指導下，研究人員對采用全新的FRP-金屬混合材料制成的部件進行了設計、仿真/計算和測試。隨著這些工作以及后續工藝開發的完成，一種新的解決方案應運而生，它采用高強鋼板和長玻纖增強熱塑性塑料，同時采用VESTAMELT? Hylink粘合劑實現異種材料的粘接。出于示范的目的，在縱向控制臂的生產中，采用了含40%長玻纖的聚酰胺6、聚酰胺610和聚酰胺12。
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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。如美國Solar公司用Ferro公司的玻璃增強PP制造家用除草機外殼等。
聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）是全球生產量最大的聚酯。每年生產超過2600萬噸，主要用于地毯、服裝和一次性飲料瓶等。但是目前只有部分PET瓶被回收再利用。由于回收率很低，大多數廢棄PET都進入了垃圾填埋場或直接在環境中積累。
美國可再生能源國家實驗室Gregg Beckham團隊將回收的PET與可再生的生物質單體結合生產玻璃纖維增強塑料（FRP），這種材料擁有單價高和壽命長的特點，有很大的應用價值
采用高強鋼板和40%長玻纖增強熱塑性塑料并借助于VESTAMID?PA12粘合劑制成的這種縱向控制臂，替代了固體的金屬部件，減輕了大約20%的重量。
