玻璃纤维增强聚丙

玻璃纤维增强聚丙烯(PVC、PA、PC)的制备班级：高分子111组长：廖开敏组员：董琴、则五加、何刈、石鑫指导老师：王燕时间：2012-11-7一、玻璃纤维增强聚丙烯（PVC、PA、PC）的原料

1.玻璃纤维增强聚丙烯玻璃纤维聚丙烯简称为GF-PP。GF-PP的主要组成是聚丙烯、玻璃纤维，次要组成是各种添加剂其中尤以稳定剂和偶联剂最为重要。

选材（1）聚丙烯树脂聚丙烯的结构对GF-PP的性能有显著影响：均聚物的刚性和耐热性较高，嵌段共聚物的韧性则优于均聚物；量方面均较均聚物的高。另外，这些材料的冲击强度随熔体流动速率的降低而提高。

（2）玻璃纤维玻璃纤维应选择无碱无捻粗纱或短切原丝，玻璃纤维用量一般为10%-40%，若玻璃纤维含量高，强度和耐热性提高，但对耐碱性不利。

（3）偶联剂所用的偶联剂多为有机硅化合物，其烷氧基经水解后可以与玻璃纤维表面的硅羟基结合，所要选择的主要是与硅结合的有机官能团的结构，必须使其与树脂较强的亲和力。对于聚烯烃，可选用含乙烯基、甲基丙烯酰基及阳离子苯乙烯胺基的硅烷，对于工程塑料（如PA、PC),可选用含氨基和环氧基的硅烷，而聚苯硫醚（PPS）则可选用含硫醇基的硅烷。

（4）稳定剂聚丙烯树脂在热氧和光的作用下容易降解，根据使用条件的不同，可以加入抗氧剂或光稳定剂。此外，有时还需添加润滑剂及其它改性。2.玻璃纤维增强PVC的原料

GF-PVC的主要组成是PVC、玻璃纤维，次要组成是各种添加剂。其中尤以稳定剂和偶联剂最为重要。偶联剂可选用含乙烯基、甲基丙烯酰基及阳离子苯乙烯胺基的硅烷。3.玻璃纤维增强PA、PC的原料

GF-PA和GF-PC的主要组成是PA、PC、玻璃纤维、次要组成是各种添加剂。其中尤以稳定剂和偶联剂最为重要。偶联剂可选用含氨基和环氧基的硅烷。二、玻璃纤维的表面处理

树脂与玻璃纤维粘接性能的好坏，直接影响到增强塑料的力学性能。提高基体树脂与玻璃纤维表面粘接力的方法是对玻璃纤维进行表面处理。1.处理原则（1）极性相近原则无机增强材料的表面与聚合物基体较大的差别，聚合物基体不易侵润增强材料的表面，造成复合过程中基体材料难以完全排除纤维表面吸附的气体，使复合材料孔隙率高、性能差。因此，对增强材料改性，使两者极性相近。

（2）界面酸碱匹配原则接触体系界面电子斥引作用相匹配，界面酸碱相匹配，这样可增加粘接合力，提高复合材料界面的粘接强度。（3）形成界面化学键原则为了使复合材料既有优良的物理力学性能，又具有耐腐蚀、耐湿热老化性能，粘接的界面必须具备既有分子间作用力又有化学键力。处理纤维表面时，必须考虑选用的表面处理剂是否同时具有能与纤维表面和聚合物表面起化学反应的反应性基团和反应的可能性。2.处理方法玻璃纤维的处理，就是在光洁的玻璃纤维表面涂上一层均匀的表面处理剂（或称粘合剂，偶联剂）。生产中常采用偶联剂来对玻璃纤维进行表面处理。（1）前处理法即将表面处理剂（偶联剂）加入到玻璃纤维侵润剂配方中，或用偶联剂直接代替石蜡乳化型润滑剂，在拉丝作业中处理，主要用于无捻粗纱及其纺织品。（2）后处理法也叫热化学处理法，首先将玻璃纤维纺织制品的石蜡乳化型侵润剂烧掉，然后再，用表面处理剂对其表面进行处理主要用于捻纺织制品。（3）迁移法将表面处理剂直接基体树脂中使用，主要用于缠绕、模压成型。3.表面处理剂

在玻璃纤维中，除含有Si—O网状结构外，还分散着大小为1.5—20nm的碱金属或见碱土金属等氧化微粒，而这些微粒吸湿性较大，严重消弱了玻璃纤维与基体树脂界面的粘结强度。表面处理剂（偶联剂）的功能在于偶联剂分子的一端与玻璃纤维的表面作用，而另一端则与集体树脂有很强的亲和力，导致粘接力提高。从而在宏观上使增强塑料的强度特别是湿强度得到显著提高。目前常用的表面处理剂主要是有机络合物,有机硅烷处理剂.

(1)有机络合物处理剂即在玻璃纤维表面涂以一种混合的无机-有机络合物，最常用的是甲基丙烯酸氯化络合物。由于玻璃纤维表面附有高负电价的硅氧键，而络合物含有活性络原子的一端具有较大的正电位，两者产生吸引而牢固结合。在络合物另一端的丙烯酸基团与高分子集体树脂的极性基团发生作用而牢固结合。

(2)有机烷处理剂有机烷处理剂在玻璃纤维上的应用效果比用有机络合物处理剂在干湿度方面都有所提高，因而有机烷处理剂应用更广泛.

用于玻璃纤维表面处理的有机硅烷处理剂应具有以下功能，它的无机部分可以通过卤素或烷氧基的水解使硅原子牢固地键接于玻璃纤维的表面的硅酸盐结构中，而另一端基团可呈单体、或生产不同程度的交联而形成不同性质的保护膜，如防水、耐磨以及和高分子树脂发生不同成度的亲和力等。对于有些集体树脂本生不带极性基团，必须对树脂本生进行改性，增加极性基团，或加入过氧化物、或加入其他组分，否则即使对玻璃纤维进行表面处理，增强塑料的性能也得不到明显提高。三、玻璃纤维增强粒料的设备用于制备玻璃纤维增强粒料的设备包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和其他连续混炼挤出机等。其中，呲合同向双螺杆挤出机以其优异的混合性能、方便而灵和的积木式结构、高的生产能力和自动化操作等，在玻璃纤维增强粒料的生产中得到广泛应用。

1、玻璃纤维的加入方法玻璃纤维有长纤维和短纤维之分，将它们加入到双螺杆挤出机时，可采用不同的方法。短纤维一般用计量加料装置加入，但并不是所有计量加料装置都能用来加入玻璃纤维，特别是当短玻璃纤维长度达6mm时，这时可以采用震动计量加料装置，将聚合物和短纤维的预混物由加料口一起加入，否则会造成纤维和树脂的分离。通过调节震动速度来控制加入量，但难以精确。为提高加入量，可采用侧加料口加入。用双螺杆挤出机制备玻璃纤维增强粒料时，采用长纤维（也叫粗纱），它比较容易加入，不需要特别的加料装置，只要把加挂起来的粗纱卷的纱条引入双螺杆的加料口，将粗纱绕到螺杆上，纱条会自动由粗纱卷上放开，被旋转的螺杆自动拉到机筒中。长纤维加入量可以精确地控制，知道粗纱单位长度的质量、股数和螺杆转数后，就可知道玻璃纤维的加入量，因为玻璃纤维加入量和螺杆转数成正比。

2、玻璃纤维加入部分一般情况下，聚合物是在主料口加入，待其熔融塑化后，再将玻璃纤维由下游加料口加入，即采用后续加料。这是因为，如果把玻璃纤维和固态聚合物都由主加料口加入，会造成在固体输送过程中玻璃纤维过度折断，螺杆和挤筒内表面也因与玻璃纤维直接接触而造成严重磨损。采用后续加料，因玻璃纤维是加到已熔融的聚合物中，熔体与纤维混合后，把纤维包起来，起到润滑保护作用，减少了纤维的过度折断和螺杆、机筒的磨损，而且有利于玻璃纤维在熔体中的分散和分布。加入玻璃纤维时，要控制聚合物和玻璃纤维的温度，确保聚合物粘度变化量小，避免聚合物在玻璃纤维上冷硬，引起额外的玻璃纤维折断。方法是将聚合物加热到正常水平以上，或将玻璃纤维预热后再加入。

3、制备玻璃纤维增强粒料的螺杆构型和机筒配置适于制备玻璃纤维增强粒料的双螺杆构型设计和机筒的总目标是：防止基体树脂降解，螺杆构型应能将每根纤维均匀分布于基体树脂中，把纤维束分散开；在确保粘接性良好的条件下，是每根纤维都被聚合物熔体所润湿，将纤维切断适合的长度，是混合物达到最高的增强效果；把挤出过程中产生的挥发物排出干净；尽力减少对螺杆、机筒的磨损。最佳螺杆构型和机筒配置取决于所用聚合物的性能、纤维类型、相容剂和纤维添加量等。四、玻璃纤维增强粒料的工艺方法制造热塑性增强塑料粒料的工艺方法有许多种。长纤维增强粒料一般采用经典的电缆包覆方法制造，它适宜于螺杆式注塑机成型用。而短纤维增强粒料（或称分散型增强粒料）是指玻璃纤维和高分子树脂通过混炼，在此过程中玻璃纤维被折断，它以长度为0.25-0.5mm的短玻璃纤维形式，均匀地分散于树脂中。它适用于柱塞式注塑机（当然也可以用于螺杆式注塑机）。另外，也可将短切玻璃纤维与树脂粉料混合，直接用于注射成型。

1.长纤维增强塑料粒料的制备目前比较常见的长纤维增强塑料粒料的生产方法是电缆包覆法，该方法所需设备简单、操作连续、增强粒料质量优异。主要设备：纤维增强用挤出机、长纤维增强塑料包覆机头包覆法长纤维增强塑料制造工艺过程将树脂干燥后加入到挤出机中，挤出机挤入包覆机头的物料已呈粘流态，呈粘流态的树脂在压力的作用下，将由送丝装置送来的纤维束包覆，包覆好的纤维束自机头出来后通过冷却水槽，冷却后由切粒机切粒，经干燥，包装后即得到包覆纤维增强塑料。

送丝装置 ↓树脂干燥→挤出机→包覆机头→冷却→牵引→切粒→粒料干燥→包装2.短纤维增强粒料制备(1)短切原丝单螺杆挤出法

优点：玻璃纤维与树脂均匀混合，可供柱塞式注射机成型缺点：玻璃纤维受伤程度较重，严重磨损料筒、螺杆，生产速度慢，劳动条件差。(2)单螺杆排气式挤出机回挤造粒法优点：可以连续化生产，粒子外观尚佳、质地致密，劳动保护好。缺点：存在树脂热老化情况，粒子外观不够良好。(3)双螺杆排气式挤出法优点：树脂由加料口、连续玻璃纤维或短切丝由进丝口直接自动加进挤出机。此方法优点是连续化生产，粒料外观佳、质地致密，劳动保护好。缺点：对设备和设备材质要求高，噪音大。1.3中长玻璃纤维增强粒料制备(1)电缆包覆法：玻璃纤维通过十字形挤出机头被熔融树脂包覆，经冷却牵引切粒而成。优点：连续化生产，生产速度快，粒料质量高，劳动保护好。缺点：所制粒料不适宜用柱塞式注射机注射成型。(2)管道反应法：单体与玻璃纤维同时由管道进口加入，通过管道聚合反应，出料口即得到增强料条。优点：工艺简化，连续生产。缺点：聚合物质量较差，强度不及电缆包覆法。(3)聚合釜出料口包覆法：在聚合釜出料口安装包覆机头，待聚合物出料时，可将玻璃纤维包覆。优点：减少树脂热老化次数，简化工艺。缺点：出料速度减慢，聚合物产量降低。1.4连续玻璃纤维增强粒料制备(1)溶液法：选取合适的溶剂(也可以是几种溶剂配成的混合溶剂)将树脂完全溶解配成胶液，然后使纤维通过胶液浸渍，再烘干溶剂便得到预浸带。此方法的缺点是不适用于耐溶剂性良好的树脂；溶剂可能会有少量残留在预浸带中；存在污染问题。(2)熔融法：将树脂加热至熔融，然后使纤维通过熔融的树脂得以浸渍。此方法无溶剂污染，特别适用于结晶性树脂制备预浸带。(3)悬浮－熔融法：这是一种简便易行的方法，利用一般制备热固性树脂基复合材料预浸带的设备就可完成。根据树脂选定合适的悬浮剂配成悬浮液，纤维通过悬浮液使树脂粒子均匀地分布在纤维上，然后加热烘去悬浮剂，同时使树脂熔融浸渍纤维得到预浸带。(4)薄膜镶嵌法：用预先制成的树脂基体薄膜与纤维复合受热滚压，使纤维均匀地镶嵌在胶膜中，并借膜的厚度来控制含胶量，可得到纤维含量合适的预浸带。(5)流化床法：将树脂磨成一定细度的微粒，在气流作用下使树脂微粒在沸腾室“沸腾”，将纤维通过沸腾室使树脂微粒附在纤维上并加热熔融之以浸渍纤维，形成预浸带。(6)混纺工艺：先将热塑性树脂纺成纤维或薄膜带，然后根据含胶量的要求将一定比例的增强纤维束和树脂纤维束紧密地合并成合纱，再通过一个高温密封浸渍区，将树脂纤维熔成连续的基体。该法的优点是树脂含量能控制得比较准确，纤维能得到充分的浸润，因此可以利用直接缠绕成型得到制件，是很有前途的方法。配方实例1、无毒透明软管（1）PVC100DOP45ESBO5月桂酸二正辛基锡2钙-锌复合稳定剂1增塑剂也可选用邻苯二甲酸乙二醇丁酯（BPBG）及柠檬酸三丁酯等。2、透明软管配方[2]PVC100环氧增塑剂5DOP