玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的制備 - 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1、廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室1廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕化系高分子教研室塑料配混技術(shù)Plastics Compounding Technology 玻纖增強(qiáng)粒料的制備 (拓展工程廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室2工程4：玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的制備廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室31. 學(xué)習(xí)目標(biāo)：最終能力目標(biāo)：制備綜合性能優(yōu)異的纖維增強(qiáng)改性塑料粒料促成目標(biāo)：配方和工藝的制定和計算能力完成塑料配合、混合、混煉造粒的根本操作技能處理混合工藝過程中常見的質(zhì)量問題的能力學(xué)習(xí)塑料材料改性與應(yīng)用的新知識、新技術(shù)的能力對主要配混設(shè)備的進(jìn)行日常維護(hù)與保養(yǎng)的能力廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室4 2. 工作

2、任務(wù)任務(wù)4-1:查閱玻纖增強(qiáng)塑料粒料的資料任務(wù)4-2:提交玻纖增強(qiáng)塑料粒料報告工程4：玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的制備廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室53. 本次任務(wù)： 任務(wù)4-1： 配方制定擬實現(xiàn)的能力目標(biāo)：原料和玻纖的預(yù)處理和外表改性能力配方制定能力團(tuán)隊合作與溝通能力自主學(xué)習(xí)的能力 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室6玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的根本原理和方法？增強(qiáng)改性中原料和填料的根本物性和配合原理？原料和玻纖的預(yù)處理和外表改性能力？4. 知識重點廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室75. 學(xué)習(xí)活動查找短玻纖的生產(chǎn)廠家，比較其產(chǎn)品的規(guī)格、性能與用途。通過查閱相關(guān)資料完成原料的選擇和配方制定 學(xué)生分

3、組討論解決引導(dǎo)課文中的相關(guān)問題廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室86. 任務(wù)深化硅烷類處理劑、沃蘭等常用處理液處理玻纖的工藝及效果？廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室97.拓展與提高玻璃纖維外表處理方法及影響因素？偶聯(lián)劑用量及影響處理效果的因素？廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室108.作業(yè)布置根據(jù)任務(wù)的學(xué)習(xí)，查閱相關(guān)資料，撰寫總結(jié)報告。任務(wù)4-1完成廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室11任務(wù)4-1相關(guān)知識廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室12 1. 增強(qiáng)改性的概念 增強(qiáng)改性是在聚合物基體中參加增強(qiáng)材料以改進(jìn)聚合物的性能，特別是力學(xué)性能的一種改性方法，改性結(jié)果得到復(fù)合材料。 增強(qiáng)材料通常是纖維類材料及其

4、制品，如玻璃纖維、玻璃布、玻璃氈、碳纖維、硼纖維、晶須、有機(jī)聚合物纖維及其織物。它們在聚合物中的作用類似于鋼筋在水泥建筑材料中的作用。其中，聚合物基體為連續(xù)相，纖維為分散相，兩相間“取長補(bǔ)短、“協(xié)同作用，極大地彌補(bǔ)了單一材料的缺陷，賦予聚合物復(fù)合材料各種優(yōu)異的性能，大大拓展了聚合物材料的用途。 復(fù)合材料是材料家族中最年輕、最活潑的新成員。按GB3961術(shù)語，復(fù)合材料是指由兩個或兩個以上獨(dú)立的物理相，包括粘接材料(基體)和粒料、纖維或片狀材料所組成的一種固體產(chǎn)物。在復(fù)合材料家族中，目前使用最廣、效果最好的是纖維增強(qiáng)材料。它以纖維增強(qiáng)塑料(樹脂基)和纖維增強(qiáng)彈性體(橡膠基)為代表，其特點是加工性能

5、好、加工周期短、強(qiáng)度高、材料輕，抗疲勞性能、減振性能、高溫性能和耐腐蝕性能好。廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室13 2. 增強(qiáng)改性的目的和意義 目的：改進(jìn)聚合物性能，特別是力學(xué)性能。 意義：1.可以替代大量有色金屬，如銅、鋁合金、不銹鋼等，降低原料本錢； 2. 與金屬零件相比，成型方法簡單、經(jīng)濟(jì)，適于批量生產(chǎn)； 3. 熱塑性基體，廢品可回收利用，提高材料利用率。廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室143. 纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的類型復(fù)合材料包括三要素：基體材料、增強(qiáng)材料及復(fù)合方式。按此標(biāo)準(zhǔn)，纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料可劃分為多種類別。按基體材料劃分 可分為纖維增強(qiáng)塑料(樹脂基)與纖維增強(qiáng)彈性體(

6、橡膠基)。按基體聚合物的熱行為，又可有熱塑性與熱固性之分。熱固性增強(qiáng)塑料，簡稱FRP。熱塑性增強(qiáng)塑料，簡稱為FRTP。按增強(qiáng)材料劃分 按纖維的排列，可劃分為單向纖維、雙向纖維與三向纖維聚合物基復(fù)合材料；按纖維的形態(tài)，可劃分為連續(xù)(無限長)纖維、長纖維、短纖維與磨碎纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料；按纖維的種類，可劃分為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、硼纖維、金屬纖維等纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料。增強(qiáng)材料采用玻璃纖維及其制品時所得到的熱固性玻璃纖維增強(qiáng)塑料，即所謂的“玻璃鋼，縮寫為GFRP；熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)塑料，縮寫為GFRTP；采用碳纖維的熱固性增強(qiáng)塑料與熱塑性塑料的縮寫分別為CFRP與CFRTP。按復(fù)合

7、方式劃分 纖維與聚合物可采用多種復(fù)合方式，組成復(fù)合材料。如預(yù)混復(fù)合、浸漬復(fù)合、層疊復(fù)合、骨架復(fù)合等。廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室154. 纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的性能 1. 比強(qiáng)度高比剛度大 可減輕自重，承受較多的載荷和改善抗震性能2. 成型工藝性能好 與金屬基復(fù)合材料相比較 ：沒有大量的切割，原材料消耗少，所用功率也不大，可制成形狀復(fù)雜的部件，尤其適宜于制作相當(dāng)大的整體結(jié)構(gòu)部件。 3.材料性能可以設(shè)汁 復(fù)合材料和復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)部件(產(chǎn)品)都具有可設(shè)計性。 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性，表現(xiàn)在選擇纖維的種類、性能和體積分?jǐn)?shù)，安排鋪層的方向、層數(shù)和層次。根據(jù)載荷的種類、大小、使用要求和

8、工藝條件等，對結(jié)構(gòu)的形式、尺寸和厚度等進(jìn)行沒計，可使結(jié)構(gòu)的性能、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等都做到合理和優(yōu)化。 4. 抗疲勞性能好。 疲勞破壞是材料在交變載荷作用下，由于裂紋的形成和擴(kuò)展而造成的低應(yīng)力破壞。纖維和基體間的界面能阻止裂紋的擴(kuò)展；疲勞破壞總是從纖維或基體的薄弱環(huán)節(jié)開始，逐步擴(kuò)展到結(jié)合面上，損傷較多且尺寸較大。 5. 破損平安性能好 6. 減振性能好 7.熱穩(wěn)定性好 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室165.玻璃纖維的分類和性能(1) 按玻璃纖維的組成、特性與用途分類(2) 按玻璃纖維的直徑分類初級玻璃纖維，單絲直徑20m；中級,1020m；高級，39m；超級，3m(3) 按玻璃纖維的長度：連續(xù)玻

9、璃纖維、短切玻璃纖維以及磨碎纖維等廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室176. 原料的選擇及配方樹脂的選擇：兩個依據(jù)，一是根據(jù)增強(qiáng)和改性塑料產(chǎn)品性能對樹脂的性能要求，二是增強(qiáng)改性塑料粒料所加工的制品的幾何形狀和尺寸所要求的流動性能。例如，制備玻纖增強(qiáng)聚丙烯粒料時，由制品性能要求確定選用的是均聚聚丙烯、共聚聚丙烯還是化學(xué)處理聚丙烯，用于低溫環(huán)境仍要求保持高強(qiáng)度和良好的沖擊性能，那么采用乙烯丙烯共聚物，需要高流動性加工那么選用高熔體流動速率聚丙烯。2. 增強(qiáng)纖維 熱塑性樹脂的增強(qiáng)通常采用玻璃纖維，無堿玻璃纖維或中堿玻璃纖維；纖維直徑；合成樹脂是高分子有機(jī)物質(zhì)，玻璃纖維是無機(jī)物質(zhì)，二者性質(zhì)差異很大，復(fù)合

10、在一起的強(qiáng)度取決于二者間界面的作用力。為了改善二者間的結(jié)合能力，必須要對二者的界面進(jìn)行處理。同時為使玻璃纖維在高溫剪切作用下不致過于斷碎而影響增強(qiáng)效果，以及確保玻璃纖維在樹脂熔融塑煉過程中有一定的流動性和良好的分散性，對玻璃纖維外表必須加以處理。3.填充材料 降低產(chǎn)品的本錢；調(diào)節(jié)加工流動性；改進(jìn)物理機(jī)械性能；賦予材料新的性能等4. 樹脂改性劑 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室187.纖維外表處理的根本原那么1. 極性相近原那么無機(jī)增強(qiáng)材料的外表與聚合物基體有較大的差異，基體不易浸潤增強(qiáng)材料的外表，造成復(fù)合過程中基體材料難以完全排除增強(qiáng)劑外表已吸附的氣體，使復(fù)合材料孔隙率高、性能差。因此，對增強(qiáng)材料外表進(jìn)行改性，使兩者極性相近2. 界面酸堿匹配原那么接觸體系界面電子斥引作用相匹配，界面酸堿配位產(chǎn)生粘合力，提高復(fù)合材料界面的粘接強(qiáng)度。3. 形成界面化學(xué)鍵原那么為了使復(fù)合材料既有優(yōu)良的物理力學(xué)性能，又具有抗腐蝕、耐濕熱老化性能，粘接的界面必須具備既有分子間作用力又有化學(xué)鍵力。處理增強(qiáng)材料外表時，同時必須考慮選用的外表處理劑是否具有能與增強(qiáng)材料外表及聚合物外表起化學(xué)反響的反響性基團(tuán)和反響的可能性。廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室19玻璃纖維的外表處理，就是在光潔的玻璃纖維外表涂上一