玻璃纤维增强聚碳酸酯研究(精)

• PC是一种综合性能优越的工程塑料,具有优异的冲击性 能,尺寸稳定,电气绝运输、仪表及电器照明等领域.但是 它存在一些严重的缺点.如：加工性能差、容易应力开 裂,耐缺口比较敏感以及耐磨性欠佳.耐化学药品性差等. 对PC进行改性是为了弥补其性能上的不足,实现高性能 化,降低生产成本,拓宽应用领域的有效途径.PC的改性 主要途径有：PC与其它的聚合物进行共混、PC与无机 填料的共混改性。 • 1、将PC与其它的聚合物进行共混.这是目前研究得最 多,运用领域最广泛的方法,国内外研究者在这方面进行 了广泛的研究并取得了很多的研究成果.一大批性能优 良的PC共混物已投入市场中并得以了运用.其主要的有： PC/ABS,PC/PS,PC/PBT,PC/PET,PC/SMA,PC/LCP,PC/ PO等，但是都主要是其有机共混实现的。
• 材料选择
1. PC的选择：据熔融指数进行选择，保证更好的流动 性 加入GF类的无机填充物,势必会对材料的流动性造 成较大的影响,因此要求材料又必ຫໍສະໝຸດ Baidu具有良好的流动性, 以使产品能注饱,同时又可以保持较强的结合线强度.因 此,PC原料选择高流动性，有利于我们的成型加工。 2. GF的选择：短纤与树脂分散混合均匀,容易塑化,熔 体流动性好
• 用双螺杆挤出机将GF和PC共混挤出造粒 • 成型机测试 只对产品的力学及热学性能进行测试 ＰＣ成型条件： 温度 射出速度 射出压力
喷嘴
第一段
65%
280
10%
13 %
45
51
第二段
第三段
275
268
12 %
8%
53
50
ＰＣ＋ＧＦ的成型条件
温度 喷嘴 第一段 第二段 70% 290 282
射出速度 15% 20% 22%
• 日本三菱塑料技术中心采用玻璃纤维、玻璃鳞片等对 增强聚碳酸酯进行了研究。 • 玻璃纤维一般采用短切纱（代号CS）,通常把直径为10 微米左右的连续玻璃纤维切割成长度为3~4毫米使用. 再增强塑料成型过程中,CS进一步粉碎达到数百微米分 布于PC中.由于CS本身长径比（纤维长度比纤维直径） 比较大所以增强后的PC造成各向异性.后来他们又用玻 璃微珠（GB）代替对该缺点进行改善.GB是直径为数 十微米的球状颗粒.长径比为1,它能够改善增强PC的各 向异性,但对塑料的增强效果不大.还选用了磨碎纤维 （MF）,该产品长径比为几到十左右.处于CS和GB之间, 其得到的增强效果也居于中间.为了适合增强性能的需 要,也可以采用单一CS、也可选用CS、MF或CS、GB等 两种混杂增强.这样既可达到一定的增强效果,又可以实 现各向异性.实验结果认为选用长径比为7~9可以达到 该效果.最近他们又用玻璃鳞片（GFL）增强PC.采用一 定量的GFL和不同量的CS对PC进行增强,最终得到产品
• 2.PC与无机填料的共混改性 1. 作为PC的增强材料的无机填料有诸如：玻璃纤维、 碳纤维、各种晶石、滑石、云母、玻璃微珠、磨碎纤 维、玻璃鳞片等。 2.玻璃纤维长丝是将玻璃球或是碎玻璃熔融后拉丝 而成.玻璃纤维一般直径为六微米到十微米.这样细的玻 璃丝大大的减少了原来存在于玻璃中的微裂纹数目因 而强度明显提高.用作高聚物填料的玻璃纤维通常分为 有碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维.前者主要是钙钠硅酸盐, 后者主要是铝硼硅酸盐
• 有碱玻璃纤维来源广,成本低,耐酸性较好.主要缺点是与 水分接触易于发生水介作用. Na2SiO3 + 2H2O ——→2NaOH + H2SiO3 • 析出的碱又与空气中的二氧化碳发生作用： 2NaOH + CO2 ——→Na2CO3 + H2O • 这叫风化,它会导致玻璃纤维的性能下降.所以有碱玻璃 纤维的耐水性和电绝缘性能较差.机械性能也比无碱的 低百分之一二十.为此,有碱玻璃纤维适宜制取强度不是 很高以及耐酸的玻璃钢制品. • 无碱玻璃纤维耐水性、强度及电性能较好,但成本高,故 用于生产强度要求高的或电绝缘性玻璃钢制品. • 无碱玻璃纤维比有碱纤维具有抗拉伸高,弹性模量大,耐 热性和电绝缘性好.不燃,无毒,耐化学腐蚀,尺寸稳定好 及易得、价格低等优点.由于它的这些优点.通常在PC中 加入玻璃纤维进行增强
• 的性能如拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等都随CS的 含量的增加而提高,也很好的改善了各向异性,PC的物理 性能得到了改善,其电性能,耐化学腐蚀性没有什么变化。 而线膨胀系数、成型收缩率则随CS的增加而降低。该 方法对增强PC或其它增强塑料的应用开辟了新路。 • 增强的聚碳酸酯广泛用于机械,仪表,电气等行业.特别是 在强度,耐热性以及精密度要求较高的情况下,在很多的 场合下用来取代传统使用的热固性塑料以及铜、铝、 锌等有色金属.然而它的耐揉折性差、易损；表面光滑 不易被高聚物粘附.此外,在生产过程中对生产者的呼吸 器官及皮肤均有刺激作用。
玻璃纤维增强聚碳酸酯
汪金桥 2005-10-08
前
言
• 聚碳酸酯（polycarbonate）是指分子链中含有碳酸酯基 化合物的总称.通常可以根据其基团的不同分为脂肪族、 脂肪族—芳香族和芳香族等聚碳酸酯，由于生产工艺 简单,且综合性能优越.所以生产工艺以双酚A型 PC( polycarbonate of bisphenol A )为主.PC的熔融温度为 280~310℃,热分解温度>400℃,透明且冲击性能好的非 结晶型工程塑料.在没有特殊指明的情况下,一般塑料工 业上所称的聚碳酸酯就是双酚A型.PC是于1958年由德 国拜尔公司（BAYER）实现工业化生产,两年后美国的 通用公司（GE）也建成了一条PC生产线,此后.PC工业 得到了很快的发展。
射出压力 50 55 56
第三段
275
18%
54
GF含量对冲击强度和比重的影响
90 80
冲击强度值kg-cm/cm
材料的比重(对水)
1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1
0 10 20 30 GF的含量% 40 50
70 60 50 40 30 20 10 0
0
10
20
30
40
50
GF的含量%
根据图可以看出 ：当玻璃纤维的加入,材料的冲击强 度明显降低,当加入量为10%的时候,冲击强度仅为10,发 生了很大的变化,并且只有原来的百分之十几.可见 用 玻璃纤维来增强材料PC过程中,冲击强度具有很高的敏 感性.当加入了以后随着玻璃纤维的增加材料的冲击性 能没有多大的变化而还有一定的增长现象.由此可以说 明在用玻璃纤维增强聚碳酸酯材料.要考虑材料冲击强 度的变化是否达到材料的基本要求. 还可以看出：增强材料的比重是随着玻璃纤维的加入 量增加而增加的,可以得出结论为；玻璃纤维的比重比 PC 大.其基本满足： D ≈ η 1 D1 + η2 D2 其本成线性增加。