改性塑料的長玻纖到底有多長？玻纖在樹脂基體中的最佳長度

　　想必您看了很多關(guān)于汽車輕量化、長玻纖又把PP和尼龍咋地了，以及誰家又推出玻纖新產(chǎn)品了的文章，千篇一律都在強(qiáng)調(diào)“為什么用？怎么去用？用在哪里？”，卻沒有人提及最原始的東西——怎么去制備這些材料？今天就和大家聊聊，如何從設(shè)備和工藝上保證玻纖在樹脂基體中的有效長度。

　　一、玻纖在樹脂基體中的最佳長度

　　玻纖在樹脂基體中的長度太短，只起到填料的作用，不起到增強(qiáng)的作用(就好比幾百塊錢一噸的CaCO3一樣的效果，虧死你);太長，雖然增強(qiáng)效果顯著，但是影響玻纖在樹脂基體中的分散性、成型加工性能和制品使用性能。

　　所以，一般認(rèn)為在熱塑性樹基體中玻纖的理想長度應(yīng)為其臨界長度的5倍。臨界長度是指對于給定直徑的纖維增強(qiáng)熱塑性塑料中玻纖承受的應(yīng)力達(dá)到其沖擊斷裂時的應(yīng)力值所必需的最低長度。通俗的說就是你去是商場買褲子，褲筒長度一般不會剛剛好到腳踝，而是長個幾公分，防止縮水一夜之間變成了七分褲是一個概念。俗話說的“預(yù)多不預(yù)少”。

　　因?yàn)樵诓＠w增強(qiáng)塑料中，玻纖長度只有達(dá)到一定長度才能傳遞應(yīng)力，起到增強(qiáng)材料作用，否則就是高檔的CaCO3。但是也不是像武俠小說那樣“一寸長，一寸強(qiáng)”，而是有一個最佳長度。此外，就算找到了這個最佳長度值，也不能100%保證制品中的玻纖有效長度就是這個值，因?yàn)榧庸さ脑O(shè)備和工藝對玻纖最終的有效長度有著很大影響，就好比，你的褲子縮水了。

　　二、影響玻纖在塑料中有效長度的因素

　　1、設(shè)備因素

　　（1）螺桿構(gòu)型和機(jī)筒配置

　　適用于制備玻纖塑料的雙螺桿構(gòu)型設(shè)計(jì)和機(jī)筒配置的總目標(biāo)是：①防止基體樹脂降解，可使玻纖均勻的分散于基體樹脂中；②確保每根纖維被聚合物熔體最大程度的潤濕；③將纖維切短到最佳長度，確保混合物達(dá)到最大的增強(qiáng)效果；④擠出過程中的揮發(fā)物可以排干凈。

　　玻纖加入出的螺桿構(gòu)型：

　　玻纖加入出的螺槽應(yīng)采用大導(dǎo)程，使聚合物充滿螺槽，以流出足夠的空間容納玻纖。此外，為避免加入口被聚合物堵死，短玻纖采用螺紋原件導(dǎo)入，長玻纖可用至少一對捏合盤原件導(dǎo)入。

　　玻纖的切斷和分散：

　?、俨＠w加入口下游的螺桿構(gòu)型設(shè)計(jì)應(yīng)有利于玻纖長度的變化和均化。長玻纖是無頭的，加入螺桿后必須切成一定長度并與熔體混合很好，混合段應(yīng)當(dāng)由分布混合原件組成，或薄捏合盤、齒形混合原件。

　?、诙滩＠w，主要是靠聚合物熔體將纖維浸濕并分散，故混合段可有薄的捏合盤組成的捏合塊或在螺楞上開槽的螺紋原件或齒型盤原件組成。

　　③黏度高的聚合物或者高玻纖含量(>40%)的螺桿構(gòu)型比低粘度聚合物或玻纖含量低的螺桿構(gòu)型提供的剪切力要柔和一點(diǎn)，確保玻纖不會過度折斷。

　　（2）排氣段的設(shè)置

　　因?yàn)橛械牟＠w是經(jīng)過預(yù)處理的，如長玻纖中的加捻纖維是經(jīng)過石蠟乳化型浸漬劑處理的，而無捻纖維是經(jīng)過強(qiáng)化劑處理的。在一定溫度下，在玻纖在于熔體混合后，玻纖上的浸漬劑和強(qiáng)化劑在擠出過程中受高溫后變成會發(fā)組分，需設(shè)排氣段予以排除。排氣段應(yīng)位于玻纖加入口的下游，在排氣段上游近排氣口處，應(yīng)設(shè)置密封性螺桿原件，以防真空泵作用下粒子被抽出，如反向螺紋原件或反向捏合塊。

　　（3）螺桿的最后區(qū)段（均化和建壓段）

　　為使混合物擠出口模造粒，應(yīng)采用小導(dǎo)程正向輸送螺紋原件，以建立擠出壓力。在排氣口和螺桿最后區(qū)段之間，有時要設(shè)置齒形盤原件，對纖維進(jìn)行均化，保證玻纖均勻分布。

　　2、工藝因素

　　（1）玻纖的加入

　　長玻纖和短玻纖的加入采用不同的方法。

　?、俣滩＠w一般用計(jì)量加料裝置加入，但是當(dāng)短切玻纖長度大于6mm時，可采用振動計(jì)量加料裝置，將聚合物和玻纖的預(yù)混料一同加入，否則會造成纖維和樹脂的分離。為提高產(chǎn)量，可采用側(cè)加料裝置由側(cè)加料口加入。

　?、陂L玻纖比較容易加入，不需要特別的加料裝置，只要把加掛起來的長玻纖引入雙螺桿的加料口即可。

　　（2）玻纖加入的位置

　　一般情況下，聚合物是在第一（主）加料口加入，待其融化后，再將玻纖在下游加料口加入，即采用后續(xù)加料。因?yàn)楹罄m(xù)加料，玻纖是加入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，減少纖維和樹脂混合過程中的過度折斷，有利于玻纖在熔體中的分散和分布。