玻璃纖維增強(qiáng)聚丙

玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯(PVC、PA、PC)的制備班級：高分子111組長：廖開敏組員：董琴、則五加、何刈、石鑫指導(dǎo)老師：王燕時間：2012-11-7一、玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯（PVC、PA、PC）的原料

1.玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯玻璃纖維聚丙烯簡稱為GF-PP。GF-PP的主要組成是聚丙烯、玻璃纖維，次要組成是各種添加劑其中尤以穩(wěn)定劑和偶聯(lián)劑最為重要。

選材（1）聚丙烯樹脂聚丙烯的結(jié)構(gòu)對GF-PP的性能有顯著影響：均聚物的剛性和耐熱性較高，嵌段共聚物的韌性則優(yōu)于均聚物；量方面均較均聚物的高。另外，這些材料的沖擊強(qiáng)度隨熔體流動速率的降低而提高。

（2）玻璃纖維玻璃纖維應(yīng)選擇無堿無捻粗紗或短切原絲，玻璃纖維用量一般為10%-40%，若玻璃纖維含量高，強(qiáng)度和耐熱性提高，但對耐堿性不利。

（3）偶聯(lián)劑所用的偶聯(lián)劑多為有機(jī)硅化合物，其烷氧基經(jīng)水解后可以與玻璃纖維表面的硅羥基結(jié)合，所要選擇的主要是與硅結(jié)合的有機(jī)官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)，必須使其與樹脂較強(qiáng)的親和力。對于聚烯烴，可選用含乙烯基、甲基丙烯?；瓣栯x子苯乙烯胺基的硅烷，對于工程塑料（如PA、PC),可選用含氨基和環(huán)氧基的硅烷，而聚苯硫醚（PPS）則可選用含硫醇基的硅烷。

（4）穩(wěn)定劑聚丙烯樹脂在熱氧和光的作用下容易降解，根據(jù)使用條件的不同，可以加入抗氧劑或光穩(wěn)定劑。此外，有時還需添加潤滑劑及其它改性。2.玻璃纖維增強(qiáng)PVC的原料

GF-PVC的主要組成是PVC、玻璃纖維，次要組成是各種添加劑。其中尤以穩(wěn)定劑和偶聯(lián)劑最為重要。偶聯(lián)劑可選用含乙烯基、甲基丙烯?；瓣栯x子苯乙烯胺基的硅烷。3.玻璃纖維增強(qiáng)PA、PC的原料

GF-PA和GF-PC的主要組成是PA、PC、玻璃纖維、次要組成是各種添加劑。其中尤以穩(wěn)定劑和偶聯(lián)劑最為重要。偶聯(lián)劑可選用含氨基和環(huán)氧基的硅烷。二、玻璃纖維的表面處理

樹脂與玻璃纖維粘接性能的好壞，直接影響到增強(qiáng)塑料的力學(xué)性能。提高基體樹脂與玻璃纖維表面粘接力的方法是對玻璃纖維進(jìn)行表面處理。1.處理原則（1）極性相近原則無機(jī)增強(qiáng)材料的表面與聚合物基體較大的差別，聚合物基體不易侵潤增強(qiáng)材料的表面，造成復(fù)合過程中基體材料難以完全排除纖維表面吸附的氣體，使復(fù)合材料孔隙率高、性能差。因此，對增強(qiáng)材料改性，使兩者極性相近。

（2）界面酸堿匹配原則接觸體系界面電子斥引作用相匹配，界面酸堿相匹配，這樣可增加粘接合力，提高復(fù)合材料界面的粘接強(qiáng)度。（3）形成界面化學(xué)鍵原則為了使復(fù)合材料既有優(yōu)良的物理力學(xué)性能，又具有耐腐蝕、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。處理纖維表面時，必須考慮選用的表面處理劑是否同時具有能與纖維表面和聚合物表面起化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)性基團(tuán)和反應(yīng)的可能性。2.處理方法玻璃纖維的處理，就是在光潔的玻璃纖維表面涂上一層均勻的表面處理劑（或稱粘合劑，偶聯(lián)劑）。生產(chǎn)中常采用偶聯(lián)劑來對玻璃纖維進(jìn)行表面處理。（1）前處理法即將表面處理劑（偶聯(lián)劑）加入到玻璃纖維侵潤劑配方中，或用偶聯(lián)劑直接代替石蠟乳化型潤滑劑，在拉絲作業(yè)中處理，主要用于無捻粗紗及其紡織品。（2）后處理法也叫熱化學(xué)處理法，首先將玻璃纖維紡織制品的石蠟乳化型侵潤劑燒掉，然后再，用表面處理劑對其表面進(jìn)行處理主要用于捻紡織制品。（3）遷移法將表面處理劑直接基體樹脂中使用，主要用于纏繞、模壓成型。3.表面處理劑

在玻璃纖維中，除含有Si—O網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)外，還分散著大小為1.5—20nm的堿金屬或見堿土金屬等氧化微粒，而這些微粒吸濕性較大，嚴(yán)重消弱了玻璃纖維與基體樹脂界面的粘結(jié)強(qiáng)度。表面處理劑（偶聯(lián)劑）的功能在于偶聯(lián)劑分子的一端與玻璃纖維的表面作用，而另一端則與集體樹脂有很強(qiáng)的親和力，導(dǎo)致粘接力提高。從而在宏觀上使增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度特別是濕強(qiáng)度得到顯著提高。目前常用的表面處理劑主要是有機(jī)絡(luò)合物,有機(jī)硅烷處理劑.

(1)有機(jī)絡(luò)合物處理劑即在玻璃纖維表面涂以一種混合的無機(jī)-有機(jī)絡(luò)合物，最常用的是甲基丙烯酸氯化絡(luò)合物。由于玻璃纖維表面附有高負(fù)電價的硅氧鍵，而絡(luò)合物含有活性絡(luò)原子的一端具有較大的正電位，兩者產(chǎn)生吸引而牢固結(jié)合。在絡(luò)合物另一端的丙烯酸基團(tuán)與高分子集體樹脂的極性基團(tuán)發(fā)生作用而牢固結(jié)合。

(2)有機(jī)烷處理劑有機(jī)烷處理劑在玻璃纖維上的應(yīng)用效果比用有機(jī)絡(luò)合物處理劑在干濕度方面都有所提高，因而有機(jī)烷處理劑應(yīng)用更廣泛.

用于玻璃纖維表面處理的有機(jī)硅烷處理劑應(yīng)具有以下功能，它的無機(jī)部分可以通過鹵素或烷氧基的水解使硅原子牢固地鍵接于玻璃纖維的表面的硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，而另一端基團(tuán)可呈單體、或生產(chǎn)不同程度的交聯(lián)而形成不同性質(zhì)的保護(hù)膜，如防水、耐磨以及和高分子樹脂發(fā)生不同成度的親和力等。對于有些集體樹脂本生不帶極性基團(tuán)，必須對樹脂本生進(jìn)行改性，增加極性基團(tuán)，或加入過氧化物、或加入其他組分，否則即使對玻璃纖維進(jìn)行表面處理，增強(qiáng)塑料的性能也得不到明顯提高。三、玻璃纖維增強(qiáng)粒料的設(shè)備用于制備玻璃纖維增強(qiáng)粒料的設(shè)備包括單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)和其他連續(xù)混煉擠出機(jī)等。其中，呲合同向雙螺桿擠出機(jī)以其優(yōu)異的混合性能、方便而靈和的積木式結(jié)構(gòu)、高的生產(chǎn)能力和自動化操作等，在玻璃纖維增強(qiáng)粒料的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

1、玻璃纖維的加入方法玻璃纖維有長纖維和短纖維之分，將它們加入到雙螺桿擠出機(jī)時，可采用不同的方法。短纖維一般用計量加料裝置加入，但并不是所有計量加料裝置都能用來加入玻璃纖維，特別是當(dāng)短玻璃纖維長度達(dá)6mm時，這時可以采用震動計量加料裝置，將聚合物和短纖維的預(yù)混物由加料口一起加入，否則會造成纖維和樹脂的分離。通過調(diào)節(jié)震動速度來控制加入量，但難以精確。為提高加入量，可采用側(cè)加料口加入。用雙螺桿擠出機(jī)制備玻璃纖維增強(qiáng)粒料時，采用長纖維（也叫粗紗），它比較容易加入，不需要特別的加料裝置，只要把加掛起來的粗紗卷的紗條引入雙螺桿的加料口，將粗紗繞到螺桿上，紗條會自動由粗紗卷上放開，被旋轉(zhuǎn)的螺桿自動拉到機(jī)筒中。長纖維加入量可以精確地控制，知道粗紗單位長度的質(zhì)量、股數(shù)和螺桿轉(zhuǎn)數(shù)后，就可知道玻璃纖維的加入量，因為玻璃纖維加入量和螺桿轉(zhuǎn)數(shù)成正比。

2、玻璃纖維加入部分一般情況下，聚合物是在主料口加入，待其熔融塑化后，再將玻璃纖維由下游加料口加入，即采用后續(xù)加料。這是因為，如果把玻璃纖維和固態(tài)聚合物都由主加料口加入，會造成在固體輸送過程中玻璃纖維過度折斷，螺桿和擠筒內(nèi)表面也因與玻璃纖維直接接觸而造成嚴(yán)重磨損。采用后續(xù)加料，因玻璃纖維是加到已熔融的聚合物中，熔體與纖維混合后，把纖維包起來，起到潤滑保護(hù)作用，減少了纖維的過度折斷和螺桿、機(jī)筒的磨損，而且有利于玻璃纖維在熔體中的分散和分布。加入玻璃纖維時，要控制聚合物和玻璃纖維的溫度，確保聚合物粘度變化量小，避免聚合物在玻璃纖維上冷硬，引起額外的玻璃纖維折斷。方法是將聚合物加熱到正常水平以上，或?qū)⒉ＡЮw維預(yù)熱后再加入。

3、制備玻璃纖維增強(qiáng)粒料的螺桿構(gòu)型和機(jī)筒配置適于制備玻璃纖維增強(qiáng)粒料的雙螺桿構(gòu)型設(shè)計和機(jī)筒的總目標(biāo)是：防止基體樹脂降解，螺桿構(gòu)型應(yīng)能將每根纖維均勻分布于基體樹脂中，把纖維束分散開；在確保粘接性良好的條件下，是每根纖維都被聚合物熔體所潤濕，將纖維切斷適合的長度，是混合物達(dá)到最高的增強(qiáng)效果；把擠出過程中產(chǎn)生的揮發(fā)物排出干凈；盡力減少對螺桿、機(jī)筒的磨損。最佳螺桿構(gòu)型和機(jī)筒配置取決于所用聚合物的性能、纖維類型、相容劑和纖維添加量等。四、玻璃纖維增強(qiáng)粒料的工藝方法制造熱塑性增強(qiáng)塑料粒料的工藝方法有許多種。長纖維增強(qiáng)粒料一般采用經(jīng)典的電纜包覆方法制造，它適宜于螺桿式注塑機(jī)成型用。而短纖維增強(qiáng)粒料（或稱分散型增強(qiáng)粒料）是指玻璃纖維和高分子樹脂通過混煉，在此過程中玻璃纖維被折斷，它以長度為0.25-0.5mm的短玻璃纖維形式，均勻地分散于樹脂中。它適用于柱塞式注塑機(jī)（當(dāng)然也可以用于螺桿式注塑機(jī)）。另外，也可將短切玻璃纖維與樹脂粉料混合，直接用于注射成型。

1.長纖維增強(qiáng)塑料粒料的制備目前比較常見的長纖維增強(qiáng)塑料粒料的生產(chǎn)方法是電纜包覆法，該方法所需設(shè)備簡單、操作連續(xù)、增強(qiáng)粒料質(zhì)量優(yōu)異。主要設(shè)備：纖維增強(qiáng)用擠出機(jī)、長纖維增強(qiáng)塑料包覆機(jī)頭包覆法長纖維增強(qiáng)塑料制造工藝過程將樹脂干燥后加入到擠出機(jī)中，擠出機(jī)擠入包覆機(jī)頭的物料已呈粘流態(tài)，呈粘流態(tài)的樹脂在壓力的作用下，將由送絲裝置送來的纖維束包覆，包覆好的纖維束自機(jī)頭出來后通過冷卻水槽，冷卻后由切粒機(jī)切粒，經(jīng)干燥，包裝后即得到包覆纖維增強(qiáng)塑料。

送絲裝置 ↓樹脂干燥→擠出機(jī)→包覆機(jī)頭→冷卻→牽引→切?！Ａ细稍铩b2.短纖維增強(qiáng)粒料制備(1)短切原絲單螺桿擠出法

優(yōu)點：玻璃纖維與樹脂均勻混合，可供柱塞式注射機(jī)成型缺點：玻璃纖維受傷程度較重，嚴(yán)重磨損料筒、螺桿，生產(chǎn)速度慢，勞動條件差。(2)單螺桿排氣式擠出機(jī)回擠造粒法優(yōu)點：可以連續(xù)化生產(chǎn)，粒子外觀尚佳、質(zhì)地致密，勞動保護(hù)好。缺點：存在樹脂熱老化情況，粒子外觀不夠良好。(3)雙螺桿排氣式擠出法優(yōu)點：樹脂由加料口、連續(xù)玻璃纖維或短切絲由進(jìn)絲口直接自動加進(jìn)擠出機(jī)。此方法優(yōu)點是連續(xù)化生產(chǎn)，粒料外觀佳、質(zhì)地致密，勞動保護(hù)好。缺點：對設(shè)備和設(shè)備材質(zhì)要求高，噪音大。1.3中長玻璃纖維增強(qiáng)粒料制備(1)電纜包覆法：玻璃纖維通過十字形擠出機(jī)頭被熔融樹脂包覆，經(jīng)冷卻牽引切粒而成。優(yōu)點：連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)速度快，粒料質(zhì)量高，勞動保護(hù)好。缺點：所制粒料不適宜用柱塞式注射機(jī)注射成型。(2)管道反應(yīng)法：單體與玻璃纖維同時由管道進(jìn)口加入，通過管道聚合反應(yīng)，出料口即得到增強(qiáng)料條。優(yōu)點：工藝簡化，連續(xù)生產(chǎn)。缺點：聚合物質(zhì)量較差，強(qiáng)度不及電纜包覆法。(3)聚合釜出料口包覆法：在聚合釜出料口安裝包覆機(jī)頭，待聚合物出料時，可將玻璃纖維包覆。優(yōu)點：減少樹脂熱老化次數(shù)，簡化工藝。缺點：出料速度減慢，聚合物產(chǎn)量降低。1.4連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)粒料制備(1)溶液法：選取合適的溶劑(也可以是幾種溶劑配成的混合溶劑)將樹脂完全溶解配成膠液，然后使纖維通過膠液浸漬，再烘干溶劑便得到預(yù)浸帶。此方法的缺點是不適用于耐溶劑性良好的樹脂；溶劑可能會有少量殘留在預(yù)浸帶中；存在污染問題。(2)熔融法：將樹脂加熱至熔融，然后使纖維通過熔融的樹脂得以浸漬。此方法無溶劑污染，特別適用于結(jié)晶性樹脂制備預(yù)浸帶。(3)懸?。廴诜ǎ哼@是一種簡便易行的方法，利用一般制備熱固性樹脂基復(fù)合材料預(yù)浸帶的設(shè)備就可完成。根據(jù)樹脂選定合適的懸浮劑配成懸浮液，纖維通過懸浮液使樹脂粒子均勻地分布在纖維上，然后加熱烘去懸浮劑，同時使樹脂熔融浸漬纖維得到預(yù)浸帶。(4)薄膜鑲嵌法：用預(yù)先制成的樹脂基體薄膜與纖維復(fù)合受熱滾壓，使纖維均勻地鑲嵌在膠膜中，并借膜的厚度來控制含膠量，可得到纖維含量合適的預(yù)浸帶。(5)流化床法：將樹脂磨成一定細(xì)度的微粒，在氣流作用下使樹脂微粒在沸騰室“沸騰”，將纖維通過沸騰室使樹脂微粒附在纖維上并加熱熔融之以浸漬纖維，形成預(yù)浸帶。(6)混紡工藝：先將熱塑性樹脂紡成纖維或薄膜帶，然后根據(jù)含膠量的要求將一定比例的增強(qiáng)纖維束和樹脂纖維束緊密地合并成合紗，再通過一個高溫密封浸漬區(qū)，將樹脂纖維熔成連續(xù)的基體。該法的優(yōu)點是樹脂含量能控制得比較準(zhǔn)確，纖維能得到充分的浸潤，因此可以利用直接纏繞成型得到制件，是很有前途的方法。配方實例1、無毒透明軟管（1）PVC100DOP45ESBO5月桂酸二正辛基錫2鈣-鋅復(fù)合穩(wěn)定劑1增塑劑也可選用鄰苯二甲酸乙二醇丁酯（BPBG）及檸檬酸三丁酯等。2、透明軟管配方[2]PVC100環(huán)氧增塑劑5DOP