塑料通過(guò)玻璃纖維增強后,熱塑性塑料的物理機械性能有了明顯的改善。部分通用塑料,如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS等,通過(guò)增強改性可以代替工程塑料的應用;有的工程塑料,通過(guò)增強改性,其性能跨進(jìn)了金屬強度的范疇,實(shí)現了以塑代鋼,因而大大擴展了熱塑性塑料作為結構材料應用于工程領(lǐng)域的深度和廣度。塑料增強改性后的4大優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)有哪些呢?我們詳細闡述一下。
一,塑料增強改性后的優(yōu)點(diǎn)
1,增強纖維的形態(tài)
增強纖維的長(cháng)徑比越大,復合材料的力學(xué)強度提高幅度越大。要在復合材料中保持纖維的高長(cháng)徑比,除了選用高長(cháng)徑比的纖維品種外,還要在加工中注意保持長(cháng)徑比。在塑料的熔融加工中,斷纖現象經(jīng)常存在。特別在雙螺桿擠出造粒過(guò)程中,纖維會(huì )因固體輸送段的摩擦作用和螺桿剪切作用變短,還會(huì )因切粒作用變短。因此普通雙螺桿擠出造粒得到的均為短玻璃纖維增強塑料。另外,長(cháng)徑比過(guò)大會(huì )給生產(chǎn)帶來(lái)麻煩。
2,抗疲勞性能好
增強塑料的強度和剛性隨纖維含量的增加而增加,而伸長(cháng)率則降低,因而抗蠕變性能有明顯的改善。如疲勞破壞是材料在交替動(dòng)態(tài)載荷條件下,由于微觀(guān)裂紋的形成和擴展而造成的低應力破壞。金屬材料的疲勞破壞是由里向外突然發(fā)生,事先無(wú)征兆;而玻璃纖維增強塑料的疲勞破壞總是從構件的薄弱環(huán)節開(kāi)始,逐步擴展,破壞前有明顯征兆。
3,良好的熱性能
未增強的熱塑性塑料的耐熱性能不好,其熱變形溫度比較低,多數只能在100℃以下使用,這是塑料的一大缺點(diǎn)。增強改性使塑料的熱變形溫度顯著(zhù)提高,其產(chǎn)品可在100~150℃長(cháng)期使用。典型的如PA6,未增強前其熱變形溫度在60~80℃,而增強PA6的熱變形溫度可提高到180~220℃,有的增強塑料的熱變形溫度可達300℃以上。有的通用塑料經(jīng)過(guò)纖維增強耐熱性可達到或接近工程塑料的耐熱性,而有的工程塑料加纖增強后耐熱性可接近特種工程塑料的耐熱性,因此纖維增強改性是提高塑料耐熱性的有效途徑。在提高了耐高/低溫度的同時(shí),還降低了材料的熱導率和線(xiàn)膨脹系數,因而減小了制品的成型收縮率,提高了產(chǎn)品的尺寸精度。有些填料除能提高制品強度外,還能賦予制品相應的功能,如改善電學(xué)性能、阻燃性能等。
4,比強度高
比強度為材料強度與密度的比值。纖維增強的塑料材料,其比強度甚至超過(guò)金屬的比強度。增強塑料的比強度已超過(guò)了高級合金鋼。纖維增強塑料是一類(lèi)質(zhì)輕、強度高的新型工程結構材料,廣泛地應用于飛機、汽車(chē)以及其他要求輕量化的產(chǎn)品中,以減輕油耗,節省能源,同時(shí)增強塑料易于拆卸、更換等維護工作,大大節約了維護成本。
二、塑料增強改性后的缺點(diǎn)
1,無(wú)機增強填料硬度大、強度高,對加工機械和模具的磨損比較大。
2,由于無(wú)機填料流動(dòng)性差,塑料增強后熔體流動(dòng)指數下降,成型加工性變差。
3,大部分無(wú)機填料往往會(huì )使制品的表面粗糙度變差,如出現浮纖問(wèn)題。
4,降低了制品的伸長(cháng)率,有些增強塑料的抗沖強度下降。
塑料增強改性技術(shù)還在不斷改進(jìn)和完善,增強材料的選用也是越來(lái)越多。玻璃纖維增強塑料質(zhì)輕,具有較高的比強度、良好的耐熱性能和電絕緣性能、優(yōu)秀的減振性和抗疲勞特性、獨特的耐腐蝕性及工藝簡(jiǎn)單、易操作的成型加工方法,所以應用日益廣泛。隨著(zhù)航空航天等尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,用碳纖維、硼纖維、晶須等增強的高強度、高模量、耐高溫的增強材料的發(fā)展也十分迅速。