长玻璃纤维增强粒料指纤维单向排布粒料,其纤维长度与粒料长度相等,般大于5mm品种复合材料粒料我国还处于研制阶段,缺少商业牌号国外品种主要有ICI公司Verton,Hoechst-Celanese公司Celstran等种材料主要应用力学性能比短切玻璃纤维粒料要求更高场合,具有较重要应用前景[1]由于种材料纤维较长,给常规注塑成型带来定困难,因此,研究其注塑成型工艺与性能关系受越来越多重视[2]
非连续纤维增强复合材料拉伸强度σ符合下式(3):
σ= η0∑li<lcτliVi2r + η0∑lj>lcσfVj(1- lc2lj)+σm(1- Vf),lc= rσf2τ
式,Vi和Vj别长度小于和大于纤维临界长度lc纤维体积含量;Vf纤维总体积含量;σf复合材料学报ACTAMATERIAECOMPOSITAESINICA第18卷第2期5月2001年Vol.18 No.2 May 2001玻璃纤维拉伸强度;σm树脂拉伸强;li、lj
分别指大于和小于lc
玻璃纤维长度;r玻璃纤
维半径;τ界面剪切强度由上式见,纤维
含量定情况下,随注塑材料内纤维长度增加,lc
降低及纤维取向度提高,复合材料拉伸强度
提高通过界面改性、粒料长度变化、注塑工艺变化
和模具设计,改变注塑试样内纤维长度、取向
及lc
大小,从而影响其力学性能上述公式纤
维与基体完全混合假设基础上推导得[3]实
际上,具体实验和生产,难做点纤维
与基体混合越均匀,纤维承受应力效越明显,材
料强度越高
从上述分析知,界面改性、纤维浸渍程度、粒
料长度及注塑材料退火等改变复合材料内纤维
长度、分布及纤维/基体间界面强度,从而影响
材料拉伸强度本文此进行初步研究
1 实验部分
1.1 实验设备
注塑机,浙江塑料机械厂出品,SZ-60/40电子
拉力机,长春市智能仪器设备研究所生产,WSM-
2000型数字式试验机
1.2 试验原料
南京玻纤院提供玻璃纤维(GF),直径20
μm,表面处理409浸润剂(主要成分KH560、
KH570等),单股和三股并股两种杭州新兴玻璃纤
维厂提供GF,直径11μm,表面处理剂主要
KH550聚丙烯,Q/shC001-1998,锦州石化公司提
供接枝马来酸酐(MAH)改性PP(PP-MAH),利
用固相接枝方法自行制备,接枝率1.5%和
2.3%两种双马来先亚胺(BMI)由北京航空材料
研究院提供
1.3 长玻璃纤维/聚丙烯粒料制备
利用自行设计制造连续纤维/热塑性树脂基
复合材料浸渍装置[4],制备连续GF增强PP予浸
料,切割成长度5mm、10mm、15mm注塑
用粒料
长纤维粒料特征粒料内纤维单向排布,长
度与粒料长度相同
1.4 注塑模具及注塑工艺:
模具两种同浇口尺寸哑铃形,大小浇口
尺寸分别7.6mm2和2.2mm2,前者称"宽浇
口",者称"窄浇口"喷嘴直径5mm哑铃形
试样厚度4mm,其尺寸图1所示
图1 哑铃形模具形状与尺寸
Fig.1 Geometryanddimensionsofthedumbbellshapedmold
注射机温度设置:210℃～240℃～230℃(加
料斗喷嘴),喷嘴温度约220℃模具温度室
温注塑压力0.7MPa
1.5 试验方法
每组实验至少5试样,实验结取平均,并计
算标准偏差SD= ∑(x-x - )2
へn-1 退火处理:真空条
件下150℃,处理1小时按照GB/T1042进行拉伸
强度测试拉伸速度10mm/min用日立公司S-570
电子显微镜观察试样断面
除特殊说明外,本文均采用杭州新兴玻璃纤
维厂提供玻璃纤维纤维含量均40wt%除特
殊说明外,粒料长度均15mm,且注塑试样均
未进行退火处理