玻纖增強材料
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-18
玻纖增強材料的實例教程
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 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 出于這些特殊考量，將長玻纖增強聚丙烯材料與化學發泡工藝相結合并配合克勞斯瑪菲(KraussMaffei) 標志性的開模壓縮(Open compression molding) 與模板平行度控制技術來兼顧減重與產品強度的需求已成為業界的主流趨勢。
長玻纖材料特點
特別指出，長玻纖的引入能夠在保證強度的同時有效改善產品「吸收」能量的能力，使得體系呈現出「強而韌」的特性；這使得長玻纖材料（玻纖長度10-13mm）在一些大型部件上的應用更加出色。相對「較長」的玻纖在樹脂基材中構成骨架般的網絡結構，進而對沖擊等外部撞擊有很好的吸能效果，這在化學發泡技術減重的同時保證了產品整體的性能。汽車行業中，除上文提到的儀表板骨架以及安全氣囊骨架等；包括前端模塊、底護板、尾門模塊、門基板都可以看到長玻纖增強聚丙烯材料的應用如圖1；主流的長玻纖材料包含線纜包覆法長纖粒料(Wire-Coated Fibers)，以及全浸潤法長纖粒料(Fully impregnated long fiber granule)。其中針對廣泛應用的線纜包覆法長纖粒料(Wire-Coated Fibers) 材料加工顯得尤為重要。圖2 中展示的由于粒子的中心是整束的玻纖被樹脂包覆，在后續的注射成型加工過程中如何將玻纖束打開及均勻分散到熔體中，又如何將玻纖的長度盡量保留成了影響最終產品性能的關鍵。長玻纖如果團聚將不能有效起到支撐產品的骨架作用，并且有可能影響外觀質量；同時玻纖保留長度如果過短也將失去作為長玻纖材料應用的特殊性。其中當玻纖長度在1-2mm 之上時明顯使得各項力學數據大幅提高。在這里需要指出，針對最終的玻纖保留長度是統計學意義上的概念。
展開 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 玻纖增強復合材料將助力汽車達成政府規劃的節能降耗目標。工信部要求2020年達到油耗5L/100km的目標,而2015年約有1/4企業未能達到當年目標,工信部將通過不受理新產品申報以及不受理不達標企業投資項目等多個方式予以處罰。目前汽車廠商節能降耗壓力大,汽車輕量化是實現節能降耗重要途徑,玻纖增強熱塑性復合材料是汽車輕量化主流材料。
玻纖增強復合材料在性能、成本上優于普通塑料和鋁合金等材料。一方面玻纖增強復合材料相比普通塑料的耐熱性、抗沖擊等指標領先,另一方面玻纖增強復合材料較鋁合金等在成本上優勢突出。
長纖維熱塑性復合材料(LFT)在玻纖增強復合材料中優勢突出。玻纖增強熱塑性材料較玻纖增強熱固性材料更為環保;在玻纖增強熱塑性塑料中,長纖維熱塑性塑料(LFT)較短纖維熱塑性塑料(SFT)在纖維增強效應、抗撞擊性能、能量吸收率上更佳;同時LFT材料中LFT-D工藝產品從性能和成本上最具優勢。
玻纖增強材料市場天花板持續提升。與許多新材料類似,玻纖增強熱塑性復合材料的需求天花板通過持續的產品創新、材料性能提升而持續抬升。根據我們測算,2015年全球汽車用玻纖增強復合材料市場規模在210-315億元。目前我國玻纖增強復合材料市場主要以化工類企業為主,單一客戶需求量有限,企業需要具備技術+銷售結合的能力開拓新市場。目前總體來看大型企業偏少,集中度不高。
推薦長海股份(300196)。公司核心產品短切氈及新產品長纖維增強熱塑性復合材料(LFT)均主要應用在交通運輸輕量化領域,共同助力業績增長。公司已于近期完成8億元增發,大股東以39.51元/股參與15%,信心十足,后續向下游復合材料領域的延伸值得期待。
展開 
玻纖增強材料的相關專題、標簽、搜索
玻纖增強材料的最新內容
示例：
塑料件是PA的基體，然后注塑成型的過程中加了玻纖增強材料（PA + GF20）。這就導致了成形結構件不再是各向同性的材質，變成了各向異性。常用的四大強度理論似乎不再適用其強度失效的結果評估。
咨詢電話：020-66221668
部分素材來源于網絡
Recommend
推薦閱讀
MAT_58材料卡片在新能源汽車復合材料底護板仿真分析中的應用
復合材料微觀力學行為表征方法：納米壓痕儀+AFM+偏光顯微鏡
玻纖增強環氧樹脂復合材料大型風電葉片灌注銀紋失效分析與解決方案
超薄電子產品外殼用復合材料動態拉伸力學行為特征及其失效機理研究
未增強材料在流動方向的收縮大于垂直方向，這是由定向分子鏈收縮導致的；而玻纖增強材料則相反，流動方向的收縮小于垂直方向，這是受定向玻纖影響的結果。因此，在原料選用方面，應優先考慮低翹曲的原材料，特別要關注原材料的收縮率、流動性、玻纖含量及耐溫性能對產品翹曲的影響。這些特性對薄壁低翹曲產品的性能表現至關重要。
3.
室溫下金屬圓棒試樣高應變速率拉伸試驗影響因素分析
汽車安全氣囊塑料罩蓋點爆仿真材料卡片準確性提升研究
玻纖增強環氧樹脂復合材料大型風電葉片灌注銀紋失效分析與解決方案
同期活動：
汽車輕量化技術暨創新型車用材料研討會
同期汽車材料技術論壇議題包括但不限于：
◇ 高性能工程塑料為汽車電動化“保駕護航”
◇ 新能源汽車與碳纖維復合材料規模化制造戰略展望
◇ 工程塑料在汽車零部件上的應用
◇ 汽車內外飾零部件材料的選擇與應用
◇ 車用材料輕量化技術革新：薄壁化及發泡技術應用
◇ 整車非金屬材料管理和推廣應用
◇ 長玻纖增強材料在汽車量化中應用
室溫下金屬圓棒試樣高應變速率拉伸試驗影響因素分析
汽車安全氣囊塑料罩蓋點爆仿真材料卡片準確性提升研究
玻纖增強環氧樹脂復合材料大型風電葉片灌注銀紋失效分析與解決方案
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
咨詢電話：020-66221668
附
推薦閱讀
無人機應用探索：玻纖增強復合材料的疲勞性能研究
熱塑性聚氨酯復合材料阻燃性能及機理研究
復合材料沖擊后壓縮強度（CAI）測試關鍵要點
<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
1月19日 14:00
▲ 掃碼參與報名
立即預定
直播案例搶先看
玻纖增強復合材料具有密度小、韌性高、成型快、成本低等優點，在汽車、電子電器等領域廣泛使用。玻纖增強復合材料產品通常使用注塑工藝生產，玻纖取向在產品中的分布會存在差異，進而影響產品的最終性能。為了準確預測玻纖增強復合材料產品的性能，需要在仿真分析中考慮工藝（如玻纖取向）的影響。
