2022年玻纤增强复合材料 .pdf

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1、玻纤增强 ABS复合材料金敏善，李贺，曲凤书，鲁建春中国石油吉林石化公司研究院，吉林，132021,Email:关键词：苯乙烯-丙烯腈-丁二烯三元共聚物玻璃纤维玻纤增强复合材料ABS 是一种以聚丁二烯链为骨架的苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚物与苯乙烯、丙烯腈共聚物共混而成的多相聚合物。ABS 以其突出的综合性能如：良好的耐化学腐蚀性和加工流动性以及较高的表面硬度、耐热性、韧性、抗冲击性能和刚性已被广泛地用于制作各种机械、仪器设备的零部件，及电器、仪表的外壳上，但是，ABS 较大的成型收缩率给其制品的加工和后组装带来了一定的难度。玻纤增强复合材料，是以聚合物为基体，以玻纤为增强材料而制成的复合材料。它

2、综合了塑料基体和玻纤的综合性能，已成为一种具有优越性能和广泛用途的工程材料。玻纤增强的复合材料还可以按纤维的长度分类，分为长纤维复合材料和短纤维复合材料。玻璃纤维按化学组分可分为无碱铝硼硅酸盐（简称无碱纤维）和有碱无硼硅酸盐（简称中碱纤维）。玻纤增强塑料具有比强度高、耐腐蚀、隔热、成型收缩率小等优点，此外利用玻纤增强可以使塑料材料的拉伸性能大幅度地提高16。本文以通用 ABS 树脂为基体，利用短切玻璃纤维（事先用硅烷偶联剂进行表面处理）对其进行共混改性，并对复合材料的各项性能与玻纤的含量，玻纤的长径比及螺杆挤出温度的关系进行较详细的研究和讨论。ABS/玻纤复合材料的弯曲性能随高模量玻纤含量的增

3、加而明显提高，而ABS/玻纤复合材料的缺口冲击性能随玻纤含量的增加而迅速降低。这是由于，随着玻纤含量的增加复合材料的缺陷也增多，从而导致材料的应力集中点大大增加，另一方面，当受到外力冲击时裂纹可以沿着玻纤迅速扩大，所以随着玻纤含量的增加复合材料的缺口冲击性能显著降低。此外，随着玻纤含量的增加，材料中能够吸收大量冲击能的橡胶粒子浓度也相对降低，所以材料的缺口冲击性能进一步降低（Fig.1.）。当玻纤含量达到30%时，复合材料的熔融指数由空白ABS树脂的 18（g/10min）下降到 10（g/10min）以下（Fig.2.）。这是由于随着玻纤含量的增加，玻纤与玻纤之间，玻纤与高聚物分子之间，以及

4、玻纤之间的高聚物分子之间的内摩擦阻力变大，导致聚合物的分子链之间的相对运动困难，所以在同1名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -样的温度下与纯 ABS 树脂相比，ABS/玻纤复合材料具有相对较高的熔体粘度。对复合材料的增强效果来说，玻纤的长径比是一个至关重要的影响因数。要使纤维能够充分发挥其增强作用，必须使基体树脂与纤维界面的剪切应力大于或等于纤维本身的拉伸屈服应力，为了满足这一条件纤维的长径比必须大于或等于一临界值4。在玻纤的直径已定的情况下可以通过改变挤出机螺杆的组合和转速来调节玻纤的长度，来达到控制玻纤长径比的目的。由Fig.3 可以看出，在长径比为 1

5、040 范围内，ABS/玻纤复合材料的拉伸强度随玻纤长径比的增大而大幅提高，超过 40 以后趋于平稳，这说明在此共混体系中玻纤的临界长径比应为40左右。此外，ABS/玻纤复合材料的拉伸断裂伸长率随着玻纤长径比的提高而单调降低，所以，大长径比玻纤对提高复合材料的尺寸稳定性更加有效。对 ABS/玻纤复合材料来说，混合温度越高越有利于玻纤在ABS 基体中的均匀分散，这样减少了由于无机填料分散不均而可能带来的材料缺陷，保证了共混材料的整体均一性，从而使其具有较好的机械性能。从Fig.4 中可以看出 ABS/玻纤复合材料的拉伸强度和弯曲强度都随着混合温度的提高而呈逐渐上升趋势，并且超过 225后材料的力

6、学性能趋于平稳，所以再提高螺杆挤出温度对提高材料的性能已没有实际意义，并且由于共混温度过热而导致ABS 树脂基体的降解，从而造成材料的各项性能的降低和能耗的提高。结论玻纤的引入可以大幅度地提高ABS树脂的热变性温度、洛氏硬度、弯曲强度、拉伸强度的同时使材料的缺口冲击强度和断裂伸长率显著降低；玻纤的长径比也是影响 ABS/玻纤复合材料性能的关键因数；共混挤出温度对ABS/玻纤复合材料的力学性能影响较大。参 考 文 献1.陈桂兰,赵尧森，刘光烨，罗伟东.塑料加工应用，2002,24(1)：44 47 2.陈桂兰,刘法谦，罗伟东，刘光烨.塑料加工应用，2002,30(6).6 8 3.陈桂兰，罗伟东

7、，李荣勋，刘光烨.工艺条件对玻纤增强ABS性能的影响.工程塑料应用，2002,30(5)：1618 4.陈桂兰，罗伟东，陈勇，刘波.短玻璃纤维增强 ABS复合材料的性能研究.中国塑料，2002,16(5)：3033 5.罗筑，于杰，刘一春，陈兴江.中国塑料，2001,15(3)：5456 6.仲伟虹，李凡，张佐光，李志敏.复合材料学报，2000,17(4)：4347 2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -7.田明，李齐方，张立群等.高分子材料科学与工程，2001,17(3)：157159 80100120140160180200-50510152025303

8、5Contents of Blassfiber(wt%)NotchedImpactEnergu(J/m)708090100110120130140150BendingStrength（MPa）-Impact Energy-Bending StrengthFig.1.The dependency of Notched Impact Energy and bending strength on the filler content in the composites.（length-diameter ratio=40）5101520-505101520253035Contents of Blass

9、fiber(wt%)IndexofMeltingFlow（g/10min）Fig.2.Index of melting Flow as a function of the filler content in the composites.30405060708090100-5515253545556575Length-Diameter RatioTensileStrength(MPa)02468101214FractureStrain（%）-Tensil Strength -Frature StrainFig.3.Effect of the Length-Diameter Ratio on t

10、he Tensile Strength and Fracture Strain of the composites.(Contents of fiber=20%)3名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -6065707580185195205215225235Extruding Temperature()TensileStrength(Mpa)8595105115125135145BendingStrength（MPa）-Tensile Strength -Bending StrengthFig.4.Plot of the tensile Strength an

11、d Bending Strength of the composite versus the Extruding Temperature.(Contents of fiber=20%)STUDY ON COMPOSITION AND PROPERTIES OF GLASS FIBER REINFORCED ABS COMPOSITES Minshan JIN,He Li,Fengshu Qu,Jianchun Lu The Research Institute of Jilin Petrochemical Corporation,Petrol China,Jilin,132021 ABSTRA

12、CT Keywords:ABS Glass-Fiber Reinforce Composites The ordinary class ABS resin was modified through blending with short glass fibre.The results showed that the tensile strength,bending strength,Rockwell hardness and the heat distortion temperature of the composites of ABS/glass fibre were increased e

13、vidently with the contents of glass fibre,but the notched impact strength and elongation at break of the composites were decreased with the contents of glass fibre.In addition,it is notable that the influence of the length-diameter ratio and the crossblend extrusion temperature on the mechanical properties of the composites.4名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -