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来源：链塑网 作者： 叶丹 2024-05-28 10:19
短玻纤增强聚丙烯(SGFPP) 是以聚丙烯(PP) 为基体、玻纤为分散质组合而成的复合材料。SGFPP具有质轻、模量高、抗疲劳、耐腐蚀、电磁和电绝缘性能优良等优点，正逐步代替金属材料，并在汽车制造业、电子产品、日常生活用品等领域广泛应用。
近年来电动汽车行业快速发展，在汽车轻量化趋势下行业对SGFPP性能的要求越来越高。其中，纤维长度是决定纤维增强复合材料性能最主要的因素之一。本文重点从挤出加工工艺参数和混炼螺杆构型方面进行设计，研究挤出工艺对玻纤保留长度的影响。
01、挤出温度对复合材料玻纤保留长度及拉伸强度的影响
在制备SGFPP复合材料时通常采用常规捏合块 (KB) 螺杆构型进行挤出加工，加工过程中挤出温度是非常重要的工艺参数，不同挤出温度对复合材料玻纤保留长度和拉伸强度的影响见图1。
从图1可以看出: 在常规KB螺杆构型及螺杆转速500 r/min条件下，随着挤出温度的提升，复合材料的玻纤保留长度逐渐从496μm增大至547μm; 材料的拉伸性能略微提升(4MPa内) 。
分析其原因，因为随着挤出温度的提高，熔体温度提高，体系的黏度降低，玻纤受到的剪切力相对较小，使玻纤保留长度随熔体温度升高而增加，从而使复合材料的拉伸强度提高
02、螺杆转速对复合材料玻纤保留长度及拉伸强度的影响
在同一螺杆构型挤出过程中，螺杆转速的变化直接导致加工过程中物料受到的剪切速率相应发生变化。研究了不同螺杆转速对复合材料玻纤保留长度和拉伸强度的影响，结果见图2。
03、螺杆构型对复合材料玻纤保留长度及拉伸强度的影响
根据玻纤增强改性的特点，实验所设计的螺杆构型包括加料段、熔融段、玻纤加入段、混合段、排气段和计量段等功能段。结合实验设备情况，针对玻纤加入后的混合段设计了6种不同的螺杆组合，分别为常规KB、三头、ZME1、ZME2、SFV、SME螺杆构型，具体组合形式见图3。图4、图5是6种螺杆构型在同一挤出温度和螺杆转速工艺条件下对复合材料玻纤保留长度和拉伸强度的影响结果。
从图4可以看出: 在不同的螺杆构型中(挤出温度为230℃) ，材料的玻纤保留长度差异较大。
04、玻纤在机筒不同区段玻纤保留长度分布情况
结 论
(1) 随着挤出温度的升高，复合材料的玻纤保留长度逐渐增大，复合材料的拉伸强度也逐渐增加。
(2) 随着螺杆转速的提高，复合材料中的玻纤保留长度逐渐降低，但对材料的拉伸强度影响不明显。
(3) 不同螺杆构型对复合材料的玻纤保留长度影响较大，ZME螺杆构型的玻纤保留长度最短，SFV和SME螺杆构型的玻纤保留长度最长。
(4) 玻纤保留长度在螺杆轴向挤出方向上的变化规律为，玻纤进入螺筒后玻纤保留长度不断降低，尤其在混合剪切元件处玻纤保留长度减小幅度最大，从玻纤进入螺筒至挤出机头，复合材料的玻纤保留长度仅剩14% 。
转自：链塑网
内容来源：赵勃《挤出工艺条件对玻纤增强聚丙烯复合材料中玻纤保留长度的影响》
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