玻纤增强PET／PBT共混材料界面结构和性能的探索研究

影响PBT/GF性能的因素之玻纤含量
余良竹
我们知道，由于PBT的结晶性、易降解性以及玻纤（GF）的易磨损性、与PBT相容性差等原因，PBT/GF体系的性能受到多种因素的影响。

接下来，我们将从玻纤含量、PBT分子量，玻纤加料口、相容剂等方面对影响PBT/GF机械性能的因素进行分析，希望为大家设计配方提供一些参考。

首先，我们讨论玻纤含量对PBT/GF性能的影响。

我们常见的PBT/GF体系中GF的填充量为10%-30%，有部分为40%和50%，更高填充量的就较为罕见了，这是为什么呢？
根据
图2.不同玻纤含量的PBT/GF表面的SEM分析
GF
图 3 不同玻纤含量对PBT/GF的残留玻纤长度的影响由图3，经过与PBT共混加工后，GF的长度由初始的4mm降到了小于1mm。

而且随着玻纤含量的增加，残留玻纤的长度不断下降。

玻纤含量由10%增加到50%时，玻纤的长度下降了33%。

而在玻纤含量相同时，玻纤长度的保持率对PBT/GF 的性能有重要的影响（后续会讨论）。

因此，对于高玻纤含量的PBT/GF体系来说，如何改善GF在PBT基体中的分散，保持高的玻纤长度保持率就至关重要了。

目前，国内改性公司中，如金发科技、锦湖日丽等，已开发出商品化的PBT/GF 复合材料。

下表1为某公司商品化的不同玻纤含量的PBT/GF材料的机械性能。

5、聚酰胺46（PA46）聚酰胺46（PA46）是荷兰DSM公司的专利产品，商品名为Stanyl.。

PA46是一种耐热聚酰胺，已经越来越广泛地被应用于汽车工业、电子电器工业和许多其它各种工程用途。

PA46是由丁二胺与已二酸缩聚而得的脂肪族聚酰胺。

尽管PA46与PA66在分子结构上很相似，但同一长度的分子链上，PA46有更多的酰胺基团（见图），更加规整对称的链结构，更易结晶，从而有更高的熔点（295℃），更高的结晶度，更快的结晶速率。

PA46的结晶度大约为70％，远大于PA66的结晶度（50％），加之分子链间有更加密集的氢键网络，使其有很高的热变形温度，未增强时为190℃，而经玻璃纤维增强后可达290℃。

图ＰＡ４６与ＰＡ６６的结构比较PA46不仅在通常环境温度下，有高的机械强度与刚性、耐疲劳性、突出的耐蠕变性，并且在高温环境中能保持这些特性。

与此同时，PA46又不失塑料的其它各种优点，如耐腐蚀、轻量化、减震、消音、电绝缘、易成型加工等。

这些特征使PA46与PA6、PA66等其它工程塑料相比，有很大的技术优势。

它在通用工程塑料与特种工程塑料（如LCP、PPS、PEEK等）之间架起了桥梁。

事实上，PA46通常被用来替代特种工程塑料。

由于PA46的高耐热性、高温下的高刚性、低蠕变性，使其在价格/性能比方面，可与PPS、PEI、PES、LCP等特种工程塑料相媲美。

由于PA46的高耐热性，使其能耐受高达280℃的回流焊接温度，并保持尺寸稳定性。

这对于新的无铅焊接技术的特别重要的。

而LCP通常被指定用来成型经受此场合的部件，但LCP的成本远远大于PA46。

像所有的聚酰胺一样，PA46可逆地从环境中吸收水分，直至达到平衡。

未经玻璃纤维增强的PA46在23℃/50％RH条件下平衡吸湿量为3.7％，而经玻璃纤维增强的PA46在23℃/50％RH条件下平衡吸湿量为2.6％。

由于吸湿，制品尺寸会发生变化。

这在模具设计时应予考虑。

⼯程塑料思考题第⼆讲通⽤⼯程塑料-聚酰胺1、写出PA6、PA66、PA610、PA1010重复单元的结构；PA6重复单元：-HN(CH2)5-CO-PA66重复单元：-HN(CH2)6NHOC(CH2)4CO-PA610重复单元：-HN(CH2)6NHOC(CH2)8CO-PA66重复单元：-HN(CH2)10NHOC(CH2)8CO-2、mp 型、p 型PA 分⼦链上氢键形成有什么规律？对于P 型聚酰胺，当聚合单体中含有奇数个碳原⼦时，分⼦间可形成100％的氢键，⽽当聚合单体中含有偶数个碳原⼦时，分⼦间可形成50％的氢键，因此前者的熔点⾼于后者；对于mP 型聚酰胺，也是以单体中含偶数个⼀CH2的聚酰胺熔点⾼于含奇数个⼀CH2的聚酰胺．3、试述mp 型、p 型PA 分⼦结构特点？p 型PA ：通过氨基酸的缩聚或内酰胺的开环聚合(p:氨基酸或内酰胺中碳原⼦的数量) mp 型PA ：⼆元胺与⼆元酸缩合(m:⼆元胺中的碳原⼦数；p:⼆元酸中的碳原⼦数)4、试述脂肪族PA 结构特点和性能特点？结构特点：脂肪族PA 分⼦链为线型结构，含有极性酰胺基，可以使分⼦链间形成氢键。

氢键结构使PA 分⼦间作⽤⼒增⼤，加上PA 分⼦中的酰胺与亚甲基链段规律交替排布，结构规整，易于结晶，使PA 熔点升⾼，同时PA 宏观上表现出坚⽽韧的性质。

酰胺基是亲⽔基团，因⽽PA 吸湿性⼤，其吸⽔率随酰胺基的密度增加⽽增加。

性能特点：⼒学性能：拉伸强度、刚性、抗冲击性好，但随温度和吸⽔率提⾼⽽拉伸强度、硬度下降，冲击强度提⾼。

具有很好的耐磨性，是⼀种⾃润滑材料。

电性能：⼲燥的条件下电绝缘性良好，吸湿后绝缘性下降。

热性能：熔融温度⾼，但热变形温度不⾼，⼀般<80℃；导热率相对于⾦属来⽐较很低；线膨胀系数较⼤。

耐化学药品性：良好的化学稳定性和耐溶剂性；但溶解于强极性或易与酰胺基团形成氢键的溶剂。

其他特性：耐候性⼀般；⽆毒、⽆味、不易燃烧。

工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第49卷，第3期2021年3月V ol.49，No.3Mar. 202142doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2021.03.008长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备及力学性能刘琳，黄诚珑(同济大学材料科学与工程学院，上海　200092)摘要：使用熔融浸渍法制备了长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(LFTPP–G)，研究了不同纤维含量、不同牵引速度及不同相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)添加量对复合材料力学性能的影响。

结果表明，玻璃纤维在复合材料体系中起增强增韧作用，复合材料力学性能随纤维含量增加而升高；提高牵引速度可以提高生产效率，但复合材料的力学性能及纤维分散性能随之降低；相容剂PP-g-MAH 的加入改善了玻璃纤维与树脂的界面结合。

当使用自制的浸渍装置且玻璃纤维质量分数为50%、牵引速度为30 m ／min 、相容剂PP-g-MAH 质量分数2%时，制得LFTPP–G 具有较好的综合力学性能，其缺口冲击强度相较于纯聚丙烯树脂提高了1 323%。

关键词：长玻纤增强聚丙烯复合材料；力学性能；纤维分散；界面结合中图分类号：TQ327.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2021)03-0042-05Preparation and Mechanical Properties of Long Glass Fiber Reinforced Polypropylene CompositeLiu Lin ， Huang Chenglong(School of Material Science and Engineering ， Tongji University ， Shanghai 200092， China)Abstract ：By using melt impregnation method ，long glass fiber reinforced polypropylene composite (LFTPP–G) was prepared. The effects of glass fiber content ，pulling speed and compatibilizer PP-g-MAH content on the mechanical properties were investi-gated. The results show that ，glass fiber reinforces and toughens the composite and improves the mechanical properties of LFTPP–G when fiber content increases. Increasing pulling speed can improve the production efficiency but the mechanical properties and fiber dispersion drop along with the speed increases. PP-g-MAH improves the interfacial bonding between the resin martix and glass fiber. When the self-developed impregnation die is used ，the glass fiber content is 50wt%，the pulling speed is 30 m ／min ，the PP-g-MAH content is 2wt%，the comprehensive mechanical properties of LFTPP–G show the best ，comparing with neat polypropylene resin ，its notched impact strength is improved by 1 323%.Keywords ：long glass fiber reinforced polypropylene composite ；mechanical property ；fiber dispersion ；interfacial bonding长玻璃纤维(玻纤)增强聚丙烯复合材料(LFTPP–G)[1]熔融浸渍工艺是一种将长玻纤经由特制的树脂浸渍装置充分展开，并与熔融聚丙烯充分浸渍，最后经水槽冷却、牵引、切粒的聚烯烃类热塑性复合材料生产工艺[2]。

PET加玻璃纤维的参数1. 引言PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）是一种常用的塑料材料，其具有良好的透明度、耐候性和机械性能。

然而，为了进一步提高PET的机械强度和刚度，人们常常采用将其与玻璃纤维进行增强的方法。

本文将详细介绍PET加玻璃纤维的参数，包括玻璃纤维含量、纤维长度、纤维直径等。

2. 玻璃纤维含量玻璃纤维含量是指PET中所添加的玻璃纤维的重量占比。

通常，根据不同应用领域和需求，玻璃纤维含量可以在0%到50%之间进行选择。

较低的玻璃纤维含量可以提供良好的透明度和柔软性，适用于需要高透明度和柔软性的应用；而较高的玻璃纤维含量可以显著提高PET材料的刚度和强度，适用于需要高刚度和强度的应用。

3. 纤维长度纤维长度是指玻璃纤维的长度。

一般来说，玻璃纤维的长度可以从几毫米到几厘米不等。

较短的纤维长度可以更均匀地分散在PET基体中，提高材料的强度和刚度；而较长的纤维长度可以形成更多的纤维互锁结构，进一步提高材料的强度和刚度。

选择合适的纤维长度需要考虑材料加工性能、成本和应用要求等因素。

4. 纤维直径纤维直径是指玻璃纤维的直径大小。

玻璃纤维通常具有较小的直径，一般在10微米到20微米之间。

较小的纤维直径可以提供更大的表面积，增加与PET基体之间的界面相互作用力，从而增强复合材料的力学性能。

此外，较小直径的玻璃纤维还有助于提高材料的透明度。

5. 其他参数除了上述三个主要参数外，还有一些其他参数也需要考虑：•玻璃纤维表面处理：为了提高玻璃纤维与PET基体之间的粘接性能，常常对玻璃纤维进行表面处理，如涂覆表面活性剂或改性剂等。

•玻璃纤维形态：玻璃纤维可以采用不同的形态，如短切纤维、连续纤维、纱线等。

不同形态的玻璃纤维在复合材料中的分散性和增强效果有所差异。

•玻璃纤维分散度：玻璃纤维在PET基体中的分散度对材料的力学性能有重要影响。

良好的分散度可以提高复合材料的强度和刚度。

6. 应用领域PET加玻璃纤维复合材料具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：•汽车工业：PET加玻璃纤维复合材料可用于汽车内饰件、外饰件和结构件等，以提高汽车的轻量化、安全性和耐久性。

浅谈玻璃纤维增强尼龙复合材料的力学性能尼龙作为工程塑料，与其他塑料相比，有其显著的特点。

尼龙是一种半硬质塑料，质地坚韧，有较好的机械性能，特别是耐冲击性能，是其他塑料不可比拟的。

它的摩擦系数低，磨耗小，可作自润滑材料，因而可制作传动件。

此外，尼龙还具有优良的耐化学腐蚀性、电性能，成型加工方便等优点。

但尼龙作为结构件，由于它蠕变性大，耐热性低，收缩率大，尺寸稳定性差。

这就限制了尼龙的使用范围。

采用玻璃纤维来增强，可以改善上述缺点，扩大使用范围。

一般情况下，经玻璃纤维增强后，拉伸强度、弯曲强度提高2~3倍，刚性增加2～5倍，蠕变值降低为未增强的四分之一。

用玻璃纤维与树脂配合后能提高基体的物理力学性能，其增强效果主要依赖于纤维材料与基体的牢固粘接，使塑料所受负荷能转移到高强度纤维上，并将负荷由局部传递到较大范围甚至于整个物体。

采用纤维增强尼龙可以成倍提高尼龙的强度，大幅度提高其热变形温度，是制造高强度耐热尼龙的有效途径。

表l是玻纤增强型PA66与纯PA66的性能对比。

玻璃纤维对性能的影响：一、玻璃纤维单纤的直径对增强PA的力学性能有较大的影响。

一般来说，玻璃纤维直径控制在10~ 20 um范围内，玻璃纤维直径太粗，与PA的粘接性就差，引起产品力学性能下降。

玻璃纤维太细时，易被螺杆剪切成细微粉末，从而失去纤维的增强作用。

纤维直径对增强PA66力学性能的影响见表2。

二、纤维长度是决定纤维增强复合材料的又一主要因素。

玻纤长度对复合材料拉伸强度的贡献可以从两个方面来理解：一方面是在玻纤长度小于临界长度的情况下，随着玻纤长度的增加，玻纤与树脂的界面面积增大，复合材料断裂时，玻纤从树脂中抽出的阻力加大，从而提高了承受拉伸载荷的能力。

另一方面，玻纤长度的增加可使部分玻纤的长度达到临界长度。

当复合材料断裂时伴随着更多玻纤的断裂，同样使承受拉伸载荷的能力提高。

在承受弯曲载荷的情况下，复合材料承载而受压、继而受拉。

弯曲性能对玻纤长度的依赖关系与拉伸性能的情形基本一致。

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。