长玻璃纤维增强热塑性复合材料研究

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究一．原材料1．聚丙烯（polypropylene简称PP）PP是一种热塑性树脂基体，为白色蜡状材料。

聚丙烯的生产均采用齐格勒—纳塔催化剂，以Al(C2H5)3+TiCl4体系在烷烃（汽油）中的浆状液为催化剂，在压力为1.3MPa，温度为100℃的条件下按离子聚合机理反应制得。

聚丙烯的结晶度为70％以上，密度为0.98，透明度大，软化点在165℃左右，脆点—10~20℃，具有优异的介电性能。

热变形温度超过100℃，其强度及刚度均优于聚乙烯，具有突出的耐弯曲疲劳性能、耐化学药品性和力学性能都比较好，吸水率也很低。

因此应用十分广泛，主要用于制造薄膜，电绝缘体，容器等，还可用作机械零件如法兰，接头，汽车零部件等。

2．玻璃纤维(glass fiber简称GF)GF是一种性能优异的无机非金属材料。

成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。

它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺，最后形成各类产品。

玻璃纤维单丝的直径从几个微米到十几米个微米，相当于一根头发丝的1／20—1／5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。

玻璃一般人的观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但如其抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良的结构用材。

玻璃纤维随其直径变小其强度高。

作为增强材料的玻璃纤维具有以下的特点，这些特点使玻璃纤维的使用远较其他种类纤维来得广泛，发展速度亦遥遥领先，其特性列举如下：1)拉伸强度高，伸长小(茎3％)。

2)弹性系数高，刚性佳。

3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。

4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。

5)吸水性小。

6)尺度安定性，耐热性均佳。

7)透明可透过光线。

8)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。

玻璃纤维增强热塑性复合材料
玻璃纤维增强热塑性复合材料是一种具有优异性能的新型材料，它将玻璃纤维和热塑性树脂结合在一起，通过复合加工形成。

这种复合材料因其独特的性能，在航空航天、汽车制造、建筑领域等得到了广泛应用。

首先，玻璃纤维增强热塑性复合材料具有很高的强度和刚度。

玻璃纤维是一种优秀的增强材料，具有很高的拉伸和弯曲强度，可以有效地增加复合材料的整体强度。

同时，热塑性树脂具有良好的成形性，可以使复合材料具有良好的成型性能，适用于各种复杂形状的制造。

其次，玻璃纤维增强热塑性复合材料具有很好的耐腐蚀性能。

玻璃纤维不容易被化学物质侵蚀，具有较高的耐腐蚀性，因此在恶劣环境下仍能保持良好的性能稳定性。

这使得该材料在一些特殊领域有着广泛的应用前景。

此外，玻璃纤维增强热塑性复合材料具有很好的耐高温性能。

玻璃纤维可以耐受较高温度下的应力，不易变形或熔化，因此在高温环境下仍能保持稳定的性能。

这使得该材料在一些需要耐高温性能的领域有着重要的应用。

综上所述，玻璃纤维增强热塑性复合材料以其优异的性能，在各个领域都有着广泛的应用前景。

随着科技的不断发展和进步，相信这种新型材料将会在未来得到更广泛的应用和推广。

玻璃纤维复合材料热性能研究玻璃纤维复合材料是一种具有优异性能的复合材料，在许多领域都有广泛的应用。

热性能是玻璃纤维复合材料的重要性能之一，影响着其在高温环境下的应用。

热性能是指材料在高温下的热稳定性、导热性以及热膨胀性等方面的性能。

玻璃纤维复合材料在高温下容易发生热分解、软化和熔化等现象，这些现象会导致材料的性能下降甚至失效。

研究玻璃纤维复合材料的热性能对于其应用的安全可靠性具有重要的意义。

研究玻璃纤维复合材料的热稳定性是非常重要的。

热稳定性是指材料在高温下的热分解能力，通常通过热失重分析（TG）和差示扫描量热分析（DSC）等方法进行测试。

研究表明，添加适量的阻燃剂和抗氧化剂可以提高玻璃纤维复合材料的热稳定性，降低热分解的速率。

玻璃纤维复合材料的导热性也是研究的重点之一。

由于玻璃纤维本身具有较高的导热性，因此可以提高复合材料的导热性。

采用导热实验仪和热导率测试仪等设备可以测量玻璃纤维复合材料的导热性能。

通过改变纤维的长度和纤维的体积分数等方法，可以进一步提高玻璃纤维复合材料的导热性。

研究玻璃纤维复合材料的热膨胀性也是非常重要的。

热膨胀性是指材料在温度变化时长度和体积的变化程度。

由于玻璃纤维和复合材料基体的热膨胀系数存在差异，因此会导致复合材料的应力和变形，从而影响其性能。

需要对玻璃纤维复合材料的热膨胀性进行研究，并通过添加填料或采用交替层压等方法来改善其热膨胀性能。

玻璃纤维复合材料的热性能研究对于其应用具有重要的意义。

通过研究热稳定性、导热性和热膨胀性等性能，可以提高玻璃纤维复合材料的高温稳定性和耐热性，从而扩大其在高温环境下的应用范围。

不过，需要注意的是，以上所提到的研究仅仅是其中的一部分，还有许多其他的热性能也需要进行深入的研究。

长纤维增强热塑性复合材料（LFT）
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料。

以热塑性树脂为基体，以长纤维(主要为玻璃纤维和碳纤维，10-25mm)为纤维增强材料的热塑性复合材料，具有质量轻、强度高、抗冲击热性强、耐腐蚀、成型加工性能优、可设计与重复回收利用、绿色环保等性能，并具有高的性价比和较低的密度，在汽车轻量化应用中展示了较好前景。

LFT的机械特性与增强纤维的长度有着密切的关系。

与相类似的短纤维(纤维长度约小于1mm)增强注塑成型热塑性复合材料相比，LFT材料在强度、抗撞击性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。

这些特性也为LFT在要求更为严格的汽车内外部的结构件和半结构件上的应用创造了条件，成为受汽车行业青睐的主要原因之一。

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具体来说，这一材料主要用于汽车仪表板骨架、前端模块(水箱支架)、天窗支架、蓄电池支架、门板支架、引擎盖、换挡器、油门踏板等。

而以仪表板支架为例，其可满足高流动性、高刚度、低蠕变、安全性、尺寸稳定性、轻量化等方面的要求。

纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展摘要：随着低碳经济、碳中和等环保理念的呼声不断高涨，低能耗、可回收的高性能复合材料的需求量不断增加。

高性能复合材料可作为关键的轻型承重材料，应用于风力涡轮机叶片根部加强件、高压绝缘子芯棒和建筑应用中的梁等。

不同于热固性拉挤成型复合材料，热塑性复合材料不需要化学固化，生产效率高、污染小、原材料利用率高，且制件具有可回收、可焊接、使用寿命长的特点，因此国内外都在积极开展高效率、低成本的热塑性复合材料生产工艺的研究。

基于此，本文章对纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：纤维增强热塑性复合材料；拉挤成型工艺；研究进展引言纤维增强热塑性复合材料比热固性树脂复合材料具有更高的比强度和冲击强度，不需要特殊的储存和运输条件，易于维修和可回收再加工。

因此热塑性复合材料在加工性、效率、全寿命周期内的环保性和成本都明显优于热固性复合材料。

碳纤维增强热塑性聚合物复合材料是树脂基复合材料的发展方向，具有广阔的应用前景。

一、拉挤成型工艺拉挤成型工艺由于其生产效率高、拉挤制品纤维含量高、原材料成本低等优点被广泛应用于各种复合材料的生产制造中。

将拉挤成型工艺与热塑性复合材料相结合可充分发挥复合材料的优势，实现各种断面和空腔型材的高效生产。

热塑性树脂普遍存在黏度大的问题，导致了纤维浸渍困难，因此纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的改进方向主要集中在纤维浸渍方式上。

根据浸渍方式不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺两大类。

从目前生产应用的角度来看，非反应型拉挤成型过程部分浸渍工艺与热固性复合材料拉挤成型工艺相似，技术更加成熟，设备投资也相对降低，因此应用更加广泛，而反应型拉挤成型工艺对生产设备要求高，技术难度较大，因此应用范围相对较小。

二、纤维增强热塑性复合材料特点复合材料基本上是一种新型材料，在对两种性质不同的材料进行物理或化学处理后进行加工，其性质相对较高。

玻璃纤维增强复合材料的耐热性能研究1. 前言玻璃纤维增强复合材料（GFRP）是一种由玻璃纤维和树脂基体组成的复合材料，广泛应用于航空、航天、汽车、建筑和体育用品等领域。

其中，树脂基体作为玻璃纤维的载体，不仅起到保护玻璃纤维的作用，还直接影响复合材料的整体性能。

在许多应用场景中，复合材料需要承受较高的温度，因此，研究玻璃纤维增强复合材料的耐热性能具有重要的实际意义。

2. 玻璃纤维增强复合材料的耐热性能影响因素2.1 树脂基体的耐热性能树脂基体的耐热性能是影响GFRP耐热性能的关键因素。

根据树脂基体的化学结构，可将树脂基体分为三类：聚酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂。

其中，聚酯树脂具有良好的耐化学腐蚀性和成本效益，但其耐热性能相对较低；环氧树脂具有较高的耐热性能和力学性能，但其制造成本较高；酚醛树脂具有优异的耐热性能和耐磨性能，但其加工性能较差。

2.2 玻璃纤维的含量和分布玻璃纤维的含量和分布对GFRP的耐热性能也有显著影响。

一般来说，玻璃纤维含量越高，GFRP的耐热性能越好。

因为玻璃纤维具有良好的热稳定性和高强度，可以有效地传导热量，降低树脂基体的热应力。

此外，玻璃纤维的分布状况也会影响GFRP的耐热性能，纤维分布越均匀，GFRP的耐热性能越稳定。

2.3 界面相互作用界面相互作用是指玻璃纤维与树脂基体之间的粘结作用。

良好的界面相互作用可以提高GFRP的耐热性能。

界面相互作用的影响因素包括界面相容性、界面结合作用等。

提高界面相容性可以增强玻璃纤维与树脂基体之间的粘结作用，从而提高GFRP的耐热性能。

此外，界面结合作用也会影响GFRP的耐热性能，如氢键、范德华力等。

3. 玻璃纤维增强复合材料的耐热性能测试方法为了研究GFRP的耐热性能，需要进行相应的测试。

常用的测试方法包括热失重分析（TGA）、动态热机械分析（DMA）、热冲击试验等。

这些测试方法可以有效地评估GFRP在高温环境下的稳定性、韧性以及耐热冲击性能。

玻璃纤维复合材料热性能研究玻璃纤维复合材料是一种由玻璃纤维和树脂等粘合剂组成的新型材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

随着工程材料的不断发展，对其热性能的研究也日益受到重视。

本文将对玻璃纤维复合材料的热性能进行研究，并探讨其影响因素和应用前景。

1. 玻璃纤维复合材料的热性能热性能是材料的重要性能之一，对于复合材料来说尤为重要。

玻璃纤维复合材料的热性能包括导热性能、热膨胀性能和热稳定性能等。

导热性能是指材料在热传导过程中所表现出的特性，通常用热导率来描述。

热膨胀性能是指材料在温度变化时的尺寸变化情况，通常用线膨胀系数来描述。

热稳定性能则是指材料在高温环境下的稳定性。

这些性能的好坏直接影响着材料的使用寿命和安全性，因此对其热性能的研究非常重要。

2. 影响玻璃纤维复合材料热性能的因素玻璃纤维复合材料的热性能受多种因素影响，主要包括纤维类型、树脂类型、填料类型和制备工艺等。

玻璃纤维的种类和长度对热性能有较大影响。

一般来说，长纤维比短纤维具有更好的导热性能和热稳定性能。

树脂的选择也是影响热性能的重要因素，不同类型的树脂具有不同的热性能表现。

填料的加入可以改善复合材料的热膨胀性能，提高其应用范围。

制备工艺对复合材料的热性能同样有重要影响，包括制备温度、压力、时间等参数都会影响材料的热性能。

3. 热性能的测试方法热性能的测试是对复合材料进行评估的重要手段。

目前常用的测试方法包括热导率测试、热膨胀性能测试和热稳定性能测试。

热导率测试可以通过热导率仪器对复合材料的热传导性能进行测试，热膨胀性能测试则可以通过热膨胀系数仪器对其尺寸变化情况进行实验。

而热稳定性能测试则可以通过热失重仪器对材料在高温环境下的稳定性进行测试。

这些测试方法可以全面评估复合材料的热性能，为其应用提供科学依据。

4. 玻璃纤维复合材料热性能在应用中的重要性玻璃纤维复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域的应用越来越广泛，其热性能的优劣直接影响着其应用性能和寿命。

工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第45卷，第5期2017年5月V ol.45，No.5May 2017136doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2017.05.025长玻纤增强热塑性复合材料阻燃改性及老化性能研究进展*吴述璐1，郭建兵1，王化银2(1.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵阳 550014； 2.中国兵器工业集团第五三研究所，济南 250031)摘要：综述了近几年来长玻璃纤维(LGF)增强热塑性复合材料的发展现状，重点以聚丙烯为例，介绍了纤维含量、分布及纤维与基体之间相容性等因素对LGF 增强热塑性复合材料性能的影响；重点以尼龙6为例，对LGF 增强热塑性复合材料的阻燃改性及老化性能的相关研究进行了阐述。

最后对未来LGF 增强热塑性复合材料改性及抗老化研究的重点和方向进行了展望。

关键词：长玻璃纤维；热塑性复合材料；阻燃；老化中图分类号：TQ323.6 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2017)05-0136-04Research Progress of Flame Retardant Modification and Aging Performance onLong Glass Fiber Reinforced Thermoplastic CompositesWu Shulu 1， Guo Jianbing 1，Wang Huayin 2(1. National Engineering Research Center for Compounding and Modification of Polymeric Materials ， Guiyang 550014， China ；2. Institute 53，China North Industries Group Corporation ， Jinan 250031， China)Abstract ：The recent development of long glass fiber (LGF) reinforced thermoplastic composites (LFT) were summarized ，the effects of fiber content ，distribution and compatibility between the fiber and matrix on the properties of LGF reinforced thermoplastic composites were introduced based on the polypropylene ，the flame-retardant modification and aging properties of LGF reinforced thermoplastic composites were discussed taking nylon 6 for representative ，and the emphases and directions of research on the modi-fication and anti-aging of LGF reinforced thermoplastic composites were also reviewed.Keywords ：long glass fiber ；thermoplastic composite ；flame retardant ；aging 随着科技的发展，工业对于具有良好力学性能和加工性能结构材料的需求日益扩大。

玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的热传导性能研究玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料是一种具有广泛应用前景的材料。

在许多领域中，热传导性能是评估复合材料性能的重要指标之一。

因此，研究和了解玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的热传导性能对于其在实际应用中的性能优化具有重要意义。

首先，玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的热传导性能与其性质和结构密切相关。

复合材料的热传导性能主要取决于其中各个组分的热导率、摩擦力和界面热阻等因素。

玻璃纤维的热导率较高，可以有效地传导热量，而树脂基质则具有较低的热导率，减少了热量传导的路径。

此外，复合材料中纤维与基质之间的界面热阻也对热传导起到了一定的限制作用。

因此，在研究玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的热传导性能时，需要综合考虑这些因素的综合影响。

其次，热传导性能的研究方法主要包括实验方法和数值模拟方法。

实验方法是通过设计并搭建合适的实验装置来测量复合材料的热传导性能。

常用的实验方法包括传热系数测试、热导率测量等。

传热系数测试是通过测量复合材料的表面温度分布和热流密度来确定复合材料的有效热导率。

热导率测量则是直接测量复合材料的热导率。

这些实验方法可以提供直观的热传导性能数据，但也存在一些局限性，比如实验条件的复杂性和不确定性。

为了克服实验方法的局限性，数值模拟方法被广泛应用于热传导性能的研究中。

数值模拟方法通过建立复合材料的几何模型，并以数学方程的形式描述热传导过程，利用计算机模拟复合材料的热传导行为。

常用的数值模拟方法包括有限元法和有限差分法等。

这些方法可以较为准确地模拟复合材料的热传导行为，提供具有较高空间分辨率和时间分辨率的热传导性能数据。

在研究玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的热传导性能时，还需要考虑材料的制备工艺对热传导性能的影响。

复合材料的制备工艺包括预浸法、层叠法、转子拉伸法等。

不同的制备工艺会对复合材料的微观结构和界面性能产生影响，从而对热传导性能产生影响。

玻璃纤维增强塑料的热膨胀系数与阻燃性玻璃纤维增强塑料是一种常用的复合材料，由塑料基体和玻璃纤维增强剂组成。

它具有良好的力学性能、耐腐蚀性和绝缘性能等优点，被广泛应用于汽车、航空航天、建筑和电子等领域。

然而，作为一种热塑性材料，玻璃纤维增强塑料在使用过程中存在一些问题，如热膨胀系数和阻燃性能不尽人意。

本文将重点探讨玻璃纤维增强塑料的热膨胀系数与阻燃性能，并分析其影响因素及改进措施。

一、玻璃纤维增强塑料的热膨胀系数玻璃纤维增强塑料的热膨胀系数指的是材料在温度变化时线膨胀的程度。

热膨胀系数的大小与材料的分子结构和化学成分相关，对于玻璃纤维增强塑料而言，它主要受到塑料基体的影响。

热膨胀系数较大的玻璃纤维增强塑料容易受到温度变化的影响，导致尺寸变化过大，甚至出现开裂现象。

因此，降低玻璃纤维增强塑料的热膨胀系数是提高其使用性能的关键。

在改善玻璃纤维增强塑料的热膨胀系数方面，以下几点值得注意：1. 选择合适的塑料基体：不同类型的塑料基体具有不同的热膨胀系数。

在选材时，应根据具体应用需求选择相应的塑料基体，以使得复合材料的热膨胀系数能够满足要求。

2. 控制玻璃纤维含量：玻璃纤维增强剂的添加量对热膨胀系数有着重要影响。

适量添加玻璃纤维可以有效降低复合材料的热膨胀系数，但过多的玻璃纤维可能会增加材料的质量，降低力学性能。

3. 掌握制造工艺：不同的制造工艺对热膨胀系数也有影响。

合理调整制造参数，控制玻璃纤维增强塑料的热处理条件，可以有效降低其热膨胀系数。

二、玻璃纤维增强塑料的阻燃性能玻璃纤维增强塑料在高温下易燃，其阻燃性能是保证安全使用的重要指标。

提高玻璃纤维增强塑料的阻燃性能，不仅能够减少火灾事故发生的可能性，还能够保护材料的完整性和稳定性。

在提升玻璃纤维增强塑料的阻燃性能方面，以下几点需考虑：1. 添加阻燃剂：向玻璃纤维增强塑料中添加阻燃剂是提高其阻燃性能的常用方法。

阻燃剂能够在高温下分解产生惰性气体，形成绝缘层，阻止火焰蔓延。

玻璃纤维增强PVC复合材料研究进展玻璃纤维增强PVC复合材料是一种将玻璃纤维与聚氯乙烯（PVC）基体相结合的复合材料。

由于PVC具有优良的电绝缘性能、耐腐蚀性能和可塑性等特点，而玻璃纤维具有优异的力学性能和强度，因此玻璃纤维增强PVC复合材料在各个领域得到了广泛应用。

以下是玻璃纤维增强PVC复合材料研究的一些进展。

首先，研究者对玻璃纤维增强PVC复合材料的制备方法进行了改进。

传统的制备方法主要是采用浸渍法、干法覆盖法等，但是这些方法存在工艺复杂、制备周期长等问题。

近年来，研究者提出了新的制备方法，如溶胶-凝胶法、层压法等。

溶胶-凝胶法是将玻璃纤维浸泡在PVC溶液中，然后通过凝胶化和干燥等步骤得到复合材料。

层压法则是将PVC薄片与玻璃纤维层层叠加，经过热压而形成复合材料。

这些新的制备方法可以提高制备效率和质量。

其次，研究者对玻璃纤维增强PVC复合材料的性能进行了研究。

实验表明，添加适量的玻璃纤维可以显著提高复合材料的强度和刚度。

在静态力学性能方面，玻璃纤维增强PVC复合材料的抗张强度、弹性模量和屈服强度明显优于纯PVC材料。

在动态力学性能方面，玻璃纤维增强PVC复合材料的冲击强度和耐疲劳性能也得到了提高。

此外，这种复合材料还具有良好的耐候性和耐腐蚀性能。

此外，研究者还对玻璃纤维增强PVC复合材料的界面性能进行了研究。

玻璃纤维与PVC基体之间的界面黏结强度对复合材料的性能有重要影响。

研究者通过对界面改性剂的引入、表面处理和复合材料结构设计等方式，改善了玻璃纤维与PVC基体之间的黏结强度。

增强了复合材料的综合性能。

总之，玻璃纤维增强PVC复合材料在制备方法、性能研究和界面性能改善等方面都取得了一定的进展。

这种复合材料不仅具有PVC的优良性能，还具有玻璃纤维的高强度和刚度。

因此，玻璃纤维增强PVC复合材料有望在建筑、电气、汽车等领域得到更广泛的应用。

0 前言长纤维增强热塑性塑料（long fiber reinforced thermoplastic，LFRT）是近年来高速发展的一类复合材料，主要由玻璃纤维、碳纤维、有机纤维等与不同的热塑性塑料基体及各种助剂经特殊的设备和投稿日期：2010-10-21修回日期：2010-11-02作者简介：崔峰波，男，1973年生，巨石集团有限公司、巨石玻璃纤维研究院产品研发中心副主任，工程师。

工艺进行复合而制得[1]。

由于LFRT制得的制品中纤维的损伤、剪碎情况被大幅度减轻，从而使纤维保留了相当的长度而使制品的性能大幅度的提高，具有高强度、刚性好、使用寿命长、耐腐蚀性好、尺寸稳定性好、精度高、耐蠕变性能好、低翘曲、耐疲劳性能优良、设计自由度高及优异的成型加工性能、重量轻、可回收重复使用等优点[2]，LFRT成为了近年来取得突破性进展的高性能新材料,已经成为热塑性塑料市场增长最快的品种。

目前国外公司工业化生产出长纤维增强粒料采用的树脂基体有PP、崔峰波，曹国荣（巨石集团有限公司，巨石集团玻璃纤维研究院，浙江省玻璃纤维研究重点实验室，桐乡 314500）摘 要：通过制备长玻璃纤维与短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，对比研究了在一定温度下的不同复合材料的弯曲性能与热性能。

结果表明，在相同玻璃纤维含量下，长玻璃纤维增强PP的弯曲性能与热变形温度均高于短纤维增强聚丙烯复合材料。

关键词：长玻璃纤维；短玻璃纤维；聚丙烯；弯曲强度；热变形温度CUI Fengbo ，CAO Guorong（Jushi Group Co.,Ltd ，Jushi Fiberglass Research Institute ，Key Laboratory for Fiberglass Research of Zhejiang Province ，Tongxiang 314500）Research on Properties of Glass Fiber Reinforced PolypropyleneAbstract ：Long glass fiber and short glass fiber reinforced PP composites were prepared. Their flexural strength at certain temperature and thermal properties were studied. The results show that with the same glass fiber content ，the long glass fiber reinforced PP exhibits higher flexural strength and heat deflection temperature than short fiber reinforced PP.Key words ：long glass fiber ；short glass fiber ；polypropylene ；flexural strength ；heat deflection temperature技术开发崔峰波,等:玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究《玻璃纤维》2011年 第1期 9中图分类号:TQ171.77+7.7 文献标识码:APBT、PET、ABS、POM、PPS、PEEK、PC、热塑性聚氨酯等，其中被广泛应用的主要是长纤维增强PP。

玻璃纤维增强热塑性玻璃纤维增强热塑性玻璃纤维增强热塑性施予长蒋志华(上海新新塑料厂,上海,200400)摘要-为了扩大和拓宽各种塑料的应用领域,现在国内已广泛地采用各种增强技术,在塑料中添加各种增强剂,如玻璃纤维,石棉,碳酸钙,滑石粉以及硼,石墨纤维等物质,进行增强改性.由于玻璃纤维价格低廉,兼之所增强的制品物理性能较好,因而发展最为迅速,使用最为广泛.本文就玻璃纤维增强热塑性塑料的发展动态,性能,应用及成型工艺进行研讨.关键词:玻璃纤维增强改性1国内外玻璃纤维增强塑料(下文简称FRTP)的发动态1945年美国Dupout公司最先发表了短纤维增强热塑性塑料的专利(B.P.618094),1952年Fibeml公司又相继发表了长纤维增强热塑性塑料的制造专利(U.S.P.2877501)和(U.S.P.3042570),1956年Fibeml公司首先开始工业化生产,自1958年美国市场上出售两种玻璃纤维增强热塑性塑料品种以来,FRTP的品种现已达1000种以上.我国自1962年开始,即使用无碱开刀丝与尼龙粒料在两辊开炼机上混炼造粒的探索,但因发现玻璃纤维粉化及尼龙氧化严重,操作条件恶劣而未推广使用,后改用挤出机挤出造粒工艺,情况虽有改善,但螺杆磨损严重,劳动条件仍然很差.1967年苏州塑料一厂研制玻璃纤维增强尼龙,并与日本增强尼龙粒粒样品进行了对比, 于1968年正式投入生产,至1980年增强尼龙预产能力为130-150t,1972年,大连第七塑料厂与晨光化工研究院协作研制长纤维增强聚碳酸酯, 于1973年投产.其后,为了改善纤维在制品中的分散性,又采用排气器挤出造粒法制成了短纤维增强聚碳酸酯.近年来,国内试制玻纤增强热塑性塑料单位★收稿日期:2O06—06—10—18一日益增多,多次以工艺,设备,玻纤品种,这是表面处理剂等诸方面都有了很大的改进.上海胜德塑料厂,苏州塑料一厂将双螺杆挤出技术引入到各玻璃纤维增强热塑性材料.目前FRTP在国内正处于推广应用之中.综上所述,FⅣ【P的发展极快,现已形成高分子合成材料工业中的一个新领域.由于FRTP的出现,使热塑性塑料性能产生了飞跃,其物理机械性能成倍提高,其对增强塑料品种已能和热固性增强塑料(FRP)在性能上媲美,更由于其设计和成型加工的灵活性,其发展速度大大高于FlIP,是所有其他材料望尘莫及的.据统计,全世界FRTP的年增长率为25%-30%.2玻璃纤维增强热塑性塑料的性能热塑性塑料经过玻璃纤维增强后与原来的本体树脂相比,在性能上发生了如下变化:2.1机械强度静态强度如抗张和抗弯强度提高2-3倍,动态强度,如耐疲劳性能提高2-3倍,蠕变强度提高2～5 倍,刚性提高2-5倍,耐冲击性能取决于本体树脂的冲击特性,如本体树脂为韧性材料,增强后冲击强度保持不变或有所下降,如本体树脂为脆性材料,增强令冲击强度提高2-3倍,不论那种本体树脂,经玻纤增强后其低温冲击性能均能提高.2.2热变形温度塑料加工根据本体树脂结晶表现不同,经玻璃纤维增强后热变形温度增加幅度有所不同,大约为10～200':E,无定形树脂经增强后增加幅度小,其热变形温度接近于本体树脂的玻璃化温度.结晶性树脂增强后热变形温度大幅度上升,接近本体树脂的熔点,如纯聚碳酸酯的玻璃化温度为150℃,热变形温度为132℃,经20%玻璃纤维增强后,热变形温度为143cC.纯尼龙6熔点为225cc,热变形温度为49℃,经20%玻璃纤维增强后热变形温度为218℃,提高了169℃.2-3膨胀,收缩及吸水率热塑性树脂经玻璃纤维增强后,线膨胀系数减少1/2~1/4,成型收缩率减少1/2—1/4,吸水率下降10%～20%.2.4缺陷热塑性塑料经玻璃纤维增强后制品表面软化,光泽降低,制件接缝处玻璃纤维不能错的R 玻璃纤维的取向使制件的接缝强度降低,机械性能,成型收缩率,热膨胀系数等性能呈现不同程度的各向异性.影响FRTP性能的主要因素有以下几点: (1)玻璃纤维含量,玻璃纤维的含量对FrP的性能有极大的影响,随着玻璃纤维含量增加,热塑性增强塑料的弹性模量也相应增加, 抗张强度和抗磨强度最初随玻纤含量的增加而增加,但当含量超过40%时又开始下降,这是因为玻璃纤维含量过多,树脂流动性下降,在成型过程中玻璃纤维磨损过度,被制件中玻璃纤维的长度大部份低于临界长度,使玻璃纤维丧失补强作用.(2)玻璃纤维长度:玻璃纤维长度越长,制件机械强度越高,增强效率越好,因此无论在造粒或成型时减少玻璃纤维过度磨损,使制件中的玻璃纤维可保持玻璃纤维较长的长度是提高FRrI'P性能的关键因素之一,通常采用的成型方法,制件中的玻璃纤维长度大约为0.3～0.6m,实际使用的情况证明,当玻璃纤维长度小于0.04m 时,玻璃纤维只能起填充作用而无增强效用,玻璃纤维长度与增强塑料抗拉强度之间存在如下关系式:T—Te=Vf(1一)Tf+VmTmLc=式中:Te为增强塑料的抗拉强度;Vf为玻璃纤维的体积百分含量;Vm为树脂的体积百分含量;Tf为玻璃纤维的抗拉强度;Tm为树脂的抗拉强度;L为玻璃纤维长度;D为玻璃纤维的直径;Lc为玻璃纤维的临界长度;A为玻璃纤维与树脂的粒结性能系数.由上式可知,为了提高FRTP的机械性能,我们希望w,L,A大一点,玻璃纤维直径D要小一点较好,当其他条件不变时,希望玻璃纤维长度L大一点,强度会有所提高.总之,只有玻璃纤维长度L大于共临界Lc时方能充分体现增强特性,而理想的玻璃纤维长度应为临界长度的5 倍.然而,对于熔体粘度较高的塑料,采用较长的纤维是不合适的,因为纤维不能很好地分散于树脂之中,每根纤维(L=0.5～1)较为有利.(3)树脂与玻璃纤维表面的粘结性:树脂与玻璃纤维表面粘结性越好,在外协力作用下玻璃纤维表面与树脂之间越不易产一相对位移,从而制件所受的外力影响较好传递到强度很的玻璃纤作业,使整个制件的强度大幅度提高.因此粘结力越大,制件强度越高.为了提高玻璃纤维表面与树脂的粘结性能,近年来在玻璃纤维表面广泛采用有机硅处理剂处理.国外有机硅处理剂品种目前已有40多种. 如作为玻璃纤维表面处理剂的有机硅烷必须既有能与玻璃纤维表面作用的基团(即能水解的基团-CH,O,一C2HO一等),又有能与树脂起物理或化学作用的基团,从而在树脂与玻璃纤维表面间产生偶联作用,使材料性能大大提高,尤其对提高湿态强度更有显着作用,对提高电性能也有好处.由于不同的树脂对有机硅有不同的反应,因此对每种热塑性塑料都有自己特殊的有机硅表面处理剂.对于聚烯烃塑料,如聚乙烯,聚丙烯,由于其本身不带有极性基团,因此即使玻璃纤维表面用一19—玻璃纤维增强热塑性有机硅处理剂处理后,性能提高仍不理想,为了进一步提高树脂与纤维表面间的粘结力,除了对纤维表面用有机硅处理外,要对树脂本身进行改性,增加极性基团,或加入过氧化物,特殊氯化物等,使树脂与玻璃纤维表面产生一定程度的交联作用.(4)本体树脂的性能:在玻璃纤维含量相同的条件下,本体树脂性能越高,玻璃纤维增强后的制件性能就越好,只有冲击强度为特例,若本体树脂原为韧性材料,如AAS艾佐德缺口冲击强度本作为10kg?cm/cm,若本体树脂为脆性材料,如涤纶树脂艾佐德缺口冲击强度本体仅为3kg?cm/cm,经30%玻璃纤维增强后冲击强度上升为15kg?cm/cm..除以上因素外,使用环境对FRTP的性能也有较大的影响,如使用温度,湿度,熔剂,化学药品,耐老化性等,需要引起重视.3玻璃纤维增强热塑性塑料成型与通用热塑性塑料一样,肿也可以采用注射成型,压制成型,回转成型,出成型等工艺. 就目前来说,FⅣrP主要采用流塑工艺成型,其中拉出成型工艺(PULTRUSINMOLDING)是为了适应复合材料发展而开发的一种新型的纤维增强塑料成型方法,正引起人们的广泛注意,预计今后的几年里,推出成型工艺将有更大发展,目前拉出成型工艺尚局限于纤维增强热固性树脂的成型,由于拉出制件的应用愈来愈广泛,许多树脂生产厂家正在寻求制造新的适合拉出成型的树脂原料.本文仅就FRTP注射成型工艺进行探讨.FRrP注射成型中,当玻璃纤维表面处理,玻璃纤维直径及长度,百分含量确定之后,成型加工条件主要与成型机种,熔融物料温度,模具温度,注射压力,注射速度,浇口形状和位置以及原料干燥状态范围因素有直接关系.3.1成型机械对于注射机类型,一般应采用螺杆式注射机(短纤维增强料可采用注塞式注射机).仍旧延用目前通用型注射机是不合适的,应该加大螺杆长径比,生产长螺杆(L/D≥20),并在其表面装有屏一20一障头的螺杆最为适合.3.2成型模具模具的浇口位置,形状和大小直接影响物料在型腔中的流动方式,致使玻璃纤维在制品中的分散性,纤维长度以及排列结构各异,浇口应设置在制件最厚的截面上,避免使用斜形浇口,以免注射时树脂受热分解.注射喷嘴尺寸要短而粗,设计流道时也要短而粗.FRTP的收缩率与玻璃纤维含量成比例,一般比纯本体树脂减少1/2—1/4,由于收缩率较小, 制件不易脱模,在设计模具时,脱模斜度要大一些,约为2—3.,避免拽拉脱模.FⅣrP制件的接缝强度较低,为了减少制件的接缝,在设计模具时,应尽量减少浇口数,只要保证模具的浇满即可,应避免在制件受力部分留下接缝.3.3成型特点(1)为了避免玻璃纤维取向,增加接缝强度,注射速度要高,使熔融的物料尽快充满模腔; (2)尽管避免在成型过程中玻璃纤维过度磨损,如果采用短纤维型料料只要采用低压,螺杆转速要低,约30-60转/分;(3)为了增加流动性及得到良好制件表面,成型时采用的找注应略高于成型纯树脂的模温. 在未添加玻璃纤维前,PP为175-230qc,HDPE为215～230%,PS为200-235qc,PC为260～315qc添加了纤维后,找注应相应提高到240- 260%,甚至为280%,其中PC竟高达345qc; (4)接缝强度受玻璃纤维含量的影响较大,含量越少,强度越高,料温越高,强度越高. FRTP的各向异性通过合理调整模具和制品的设计以及调节成型工艺等方法获取适当的改善.实际成型FrI)时,可参照成型纯本体树脂的工艺条件,针对成型操作中存在的问题,确定注射压力,背压,注射速度,料温和模温等.3-4成型过程中机械的磨损对于螺杆式注射成型机(或螺杆挤出机),玻璃纤维对螺杆的磨损大部分发生在加料段和计量段,加料段的磨损主要由于塑料粒料未完全塑化而引起,计量段磨损主要是由于成型条件下, 玻璃纤维表面有机硅处理剂分解而引起的腐蚀塑料加工作用所致,因此在成型时,应选择适当的成型条件,使有机硅处理剂既能与树脂充分反应,又不造成有机硅处理剂分解,尽量减少机械设备的损耗.4玻璃纤维增强塑料的应用目前,FR11P的应用已十分广泛,据国外资料报导,FR11P3O%用于汽车工业,2O%用于电气机械,成型的制件大到数十台可小到几克.如玻璃纤维增强尼龙,聚甲醛由于其耐磨性好,主要用于电机零件,汽车及建筑机械的轴套等,玻璃纤维增强聚碳酸酯由于强度高,主要用于电动工具外壳,电气零件;增强涤纶由于耐热性和耐溶剂性优良,主要用于机电工业,电讯器材,电子工业及火灾警报器等;增强AS可用于汽车,电机零部件.随着FRTP的品种和产量不断增加,产品质量不断提高,其应用范围将不断扩大.5几点建议(1)应加强玻璃纤维增强热塑性塑料的基础研究工作.如玻璃纤维的品,长度的控制,纤维表面处理剂的合成以及表面处理剂与树脂和纤维的粒结机理等,只有从基础研究上有所突破,FRTP的推广应用才会有新的水平,有关高校,研究机构和企业应积极推动这一工业.(2)应加强制品应用的研究,FRTP具有许多传统材料无法比氦的优良性能,目前国内对FRT宾应用尚未产生足够重视,对其制品成型方法的研究不多,如目前国外新开发的滚粒成型(Roll—Trusion)等尚未深入研究,一旦开发即能生产出一流全新的产品.FRTP作为新颖的复合材料,有着极为广阔的发展前景.近年来,国外FR11P制品的增长势头迅猛,加强FRTP制品应用的研究具有重要的经济意义.国内塑料薄膜市场年均增速9%以上塑料薄膜是塑料制品中产量最大的类别,品种繁多,在农业,工业和建筑等领域具有广泛的用途.我国塑料薄膜的产量约占塑料制品总产量的20%,是塑料制品中产量增长较快的类别之一.我国塑料薄膜的消费约2/3用作包装材料,农用塑料薄膜约占30%,其余用作电工材料,感光材料和电子信息材料等.我国是农业大国,也是农用塑料薄膜生产和使用量多的国家.农用塑料薄膜主要是棚膜和地膜,另外还包括遮阳网,防虫网,饲草用膜以及农用无纺布等.20世纪80年代以来,我国开始使用棚膜,地膜,遮阳网,防虫网等现代农用覆盖材料.塑料棚膜广泛用作日光温室,塑料大棚及各种塑料小拱棚的覆盖材料,目前棚膜覆盖面积约160多万公顷,各种用棚膜年使用量约150万吨.目前使用的薄膜为普通聚氯乙烯薄膜,聚氯乙烯无滴膜,普通聚乙薄膜,聚乙烯无滴膜,聚乙烯多功能复合膜以及EVA多功能复合膜等.自1994年以来,我国地膜覆盖面积平均每年增长1000万亩左右,地膜的实际消费量居世界首位.随着农业科学技术的迅速发展,企业对地膜的需求量将会继续增长.据悉,塑料薄膜的需求量每年将以9%以上的速度增长,其市场前景十分广阔.食品包装是我国聚丙烯薄膜最大应用市场美国TownsendPolymerServices&Information公司最近发布了其关于中国市场份额系列报告中的首份报告——"中国挤出塑料薄膜市场".该报告对成长中的中国塑料薄膜市场进行了深入分析,并提供了按供应商,地区和终端应用市场分类的详尽信息.该报告称,中国今年将要加工118.4万吨聚丙烯薄膜,其中56%的原料由国内树脂生产商提供.中国两大聚丙烯薄膜生产中心是苏沪浙地区和广东省,分别占全国总生产能力的33%和32%.食品包装是聚丙烯薄膜最大的终端应用市场,约占42%.其中,包装袋,塑料编织袋和干货食品包装材料占食品包装的60%以上.非食品包装中,香烟包装,编织袋和防护膜是最大的细分市场,合计占55%.一2】一。

玻璃纤维增强复合材料的制备及力学性能研究玻璃纤维增强复合材料是一种广泛应用于工程领域的高性能材料。

它具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良特性，因此被广泛用于航空航天、汽车、建筑等领域。

本文将探讨玻璃纤维增强复合材料的制备方法以及其力学性能的研究。

玻璃纤维增强复合材料的制备一般采用层叠堆叠法。

首先，将纤维预浸料（通常是含有树脂的玻璃纤维布）在模具上进行层叠。

然后，在层叠好的纤维上涂布树脂和固化剂，以使纤维与树脂充分浸透和固化。

最后，通过压力硬化、热固化或真空吸附等方法，使复合材料成型。

制备玻璃纤维增强复合材料的关键是纤维与树脂间的结合。

通过树脂的浸透，纤维与树脂能够形成紧密的连接，从而增加了复合材料的强度和刚度。

同时，纤维的层叠也能够提高复合材料的层合结构，增加了其耐久性和抗冲击性能。

在玻璃纤维增强复合材料的力学性能研究中，最常被关注的指标是弯曲强度和抗拉强度。

弯曲强度反映了复合材料在受力下的变形和破坏情况，而抗拉强度则代表了复合材料的最大载荷能力。

研究表明，制备工艺、纤维质量以及树脂固化剂的种类等因素都会对复合材料的力学性能产生影响。

除了弯曲强度和抗拉强度，还有许多其他力学性能指标也值得研究。

例如，剪切强度可以衡量复合材料在受到切割力时的破坏情况。

冲击强度则反映了复合材料在受到冲击负荷时的能量吸收能力。

此外，复合材料的弹性模量和屈服强度也是常用的力学性能指标。

为了提高玻璃纤维增强复合材料的力学性能，研究人员不断探索和改进制备工艺。

例如，他们尝试使用不同种类的纤维、调整树脂浸渍工艺以及添加填料等方法来改善复合材料的力学性能。

此外，利用纳米材料技术也被认为是提高复合材料性能的一种有效手段。

综上所述，玻璃纤维增强复合材料具有广阔的应用前景。

通过研究制备方法和力学性能，可以进一步提高复合材料的性能，并开拓新的应用领域。

随着材料科学技术的不断进步，相信玻璃纤维增强复合材料将在未来发展中发挥更重要的作用。

玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的疲劳性能研究疲劳性能是评估材料在长期受到重复应力加载下的耐久性能的重要指标。

在工程实践中，特别是在航空航天、汽车制造以及结构工程领域中，对材料的疲劳性能有着严格的要求。

本文将探讨玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的疲劳性能研究。

玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料在航空航天领域有着广泛的应用。

由于其优良的机械性能、轻质化以及耐腐蚀性能，这种复合材料逐渐取代了传统的金属材料，成为了航空航天结构中的重要材料。

然而，复合材料在实际工作过程中会受到各种应力的作用，因此疲劳性能的研究对于确保结构的可靠性至关重要。

首先，研究者需要对玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的基本特性进行了解，在此基础上展开疲劳性能的研究。

该材料主要由两部分组成：玻璃纤维增强体和热固性树脂基体。

玻璃纤维增强体具有优异的强度和刚度，而热固性树脂基体则具有优良的耐高温性能和耐腐蚀性能。

在应力加载下，纤维和基体之间的相互作用会对疲劳性能产生重要影响。

为了研究玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的疲劳性能，研究者通常会利用疲劳试验进行评估。

疲劳试验是通过在特定应力水平下进行重复加载来模拟结构在实际使用过程中的受力情况。

通过观察材料在加载循环过程中的变化情况，可以评估其疲劳寿命和疲劳破坏行为。

在进行疲劳试验之前，研究者首先需要确定试验的应力加载方案。

常见的疲劳加载方式包括正弦波加载和频率响应加载。

正弦波加载是指材料在等幅应力下进行循环加载，而频率响应加载则是根据实际工作条件下的加载频率进行加载。

通过选择适当的加载方案，可以更准确地模拟实际工作情况下的应力加载。

疲劳试验的结果可以通过疲劳曲线进行分析和评估。

疲劳曲线通常是以应力振幅和循环次数为横纵坐标的双对数坐标图。

在材料的疲劳寿命范围内，疲劳曲线呈现出三个阶段：S-N曲线、区域Ⅱ和区域Ⅲ。

S-N 曲线表示应力振幅和循环次数的关系，通过此曲线可以推断出材料的疲劳强度。

区域Ⅱ是指应力振幅较低的区域，此时材料的疲劳寿命较长，主要由裂纹扩展的速率决定。