内容发布更新时间 : 2024/5/19 20:34:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

短纤增强热塑性复合材料 的制备及性能测试 大型工艺实验讲义 编者：韩克清 袁象恺 2006年4月

热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP （Fiber Reinforced Thermo Plastics）。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。热塑性树脂基复合材料(FRTP具有很多独特优点，如韧性高、耐冲击性能好、预浸料稳定、无贮存时间限制、制造周期短、耐化学性能好、吸湿率低、可重复加工等。由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。

一、实验目的

1、了解短纤增强热塑性复合材料的制备技术。

2、掌握短纤增强热塑性复合材料制品性能测定的主要方法。 二、实验原理

短纤增强复合材料是将玻璃纤维或其他纤维（长约0.2-7mm ）均匀分布在热塑性树脂基体中的一种复合材料，其生产工艺一般都要经过造粒和成型两个过程，分别为挤出造粒和注射成型工艺。

1、挤出造粒

常用的短切玻璃纤维增强粒料制造方法有以下几种：

1）短切纤维单螺杆挤出法

将树脂与短切纤维按比例加入挤出机中混合，重复2—3次，造粒。对于粉状树脂，则一次造粒即可。这种方法的优点是玻璃纤维与树脂能均匀混合，可供柱塞式注射机成型，其缺点是玻璃纤维受伤程度较重，严重磨损料筒、螺杆，生产速度较慢，劳动条件差。

2）单螺杆排气式挤出机回挤造粒法

将长纤维增强粒料加入到单螺杆排气式挤出机中回挤一次造粒。若物料低分子挥发物少，则可用普通挤出机。这种方法的优点是可以连续化生产，劳动保护好，制品外观尚佳，质地致密。缺点是存在树脂热老化情况，粒子外观无双螺杆排气式挤出法好。这种方法国内使用较多。

3）双螺杆排气式挤出法

树脂由加料口加入，连续玻璃纤维或短切丝由进丝口直接按比例自动加进挤出机进行挤出造粒。这种方法的优点是可连续化生产，劳动保护好，粒料外观极佳、质地致密。缺点是对设备和设备材质要求很高，噪音很大，但此法是发展方向。

在本实验中，将采用双螺杆排气式挤出法制备短切玻璃纤维增强PET 粒料。 双螺杆挤出机是在一个“ ”形机筒内，装有两根互相啮合的螺杆，如图1所示，它由机筒、螺杆、加料斗、温度控制系统、传动装置和机座组成。双螺杆挤出机的螺杆每根可以是整体，也可以加工成几段组装，其形状可以是平行式，也可以是锥形。两根螺杆的回转方向分为同向和异向。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，具有如下优点：

1）由摩擦产生的热量较少；

2）物料在料筒内受到的剪切比较均匀；

3）双螺杆的输送能力较大，挤出量比较稳定，物料在机筒内停留的时间较短，不易老化；

4）机筒可以自动清洗。

图1 双螺杆挤出机结构简图

1－机头连接器；2－多孔板；3－机筒；4－加热器；5－螺杆；6－加料器；7－料斗；8－加

料器传动装置；10－减速箱；11－电动机 2、注塑成型

注塑成型（Injection Molding ）是聚合物加工中的重要方法之一，将固态物料在注塑机的料筒中加热塑化，并由注塑系统将熔体在高压下注入模具中成型，冷却（对塑料）或硫化（对橡胶）后取出制品，这就是注塑成型过程。用这种方法可在高生产效率下制出各类形状复杂、高质量、高精密度的制品。