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| 上海聯(lián)模化工有限公司>>技術(shù)文章 |
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長玻纖PP是什么材料？長玻纖PP、長玻纖增強PP、長玻纖增強聚丙烯(Long Glass Fiber Reinforced Polypropylene)是倍受人們關(guān)注的新品種之一。長玻纖PP的比重比尼龍PA輕20％，比鋁合金輕62％。比重輕20％的優(yōu)勢在于是同樣體積的長纖PP產(chǎn)品可以比尼龍輕20％，以同樣重量的長玻纖PP原材料可以比尼龍多生產(chǎn)20％的產(chǎn)品。長玻纖PP替代尼龍加玻纖優(yōu)勢最為明顯。作為汽車模塊載體材料，該材料不僅能有效地提高制品的剛性、抗沖擊強度、抗蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性，而且可以做出復雜的汽車模塊制品。由于強度的要求，以往的模塊載體通常由以聚丙烯為基材的玻璃纖維氈增強熱塑性塑料(GMT)或金屬板材經(jīng)沖壓制得。由于采用壓制成型，很難對多種零件進行集成。而為了提高剛性和強度以及為了得到薄的成型厚度，還需要使用加強筋。此外，還需要通過其他步驟來去除成型零件的飛邊和毛刺。上述所有因素都制約了汽車模塊制品重量和成本的降低。由于金屬不適合成型復雜的形狀，限制了它在很多零件中的應用，這也阻礙了成本的下降。與此相反，采用長玻纖增強塑料注射成型則可以克服上述諸多弊病。然而，玻璃纖維在注射成型的過程中可能被損壞而得不到所需的強度。
為了使玻璃纖維在塑料中很好地起到提高強度的作用，必須使玻璃纖維長度大于其臨界長度Lo。有關(guān)資料表明，當纖維長度小于此臨界長度的纖維增強塑料受到一定載荷時，纖維就會被拔出，纖維的強度就不能得到充分發(fā)揮。臨界長度Lo與具體的塑料品種有關(guān)，就玻纖增強聚丙烯而言，其Lo為3.1mm，而普通短纖維增強塑料的玻纖長度一般只有0.2～0.6mm。由此表明，破壞模式主要是纖維被拔出而無法滿足模塊載體材料的強度要求。因此，開發(fā)應用長玻纖增強聚丙烯及其注射成型技術(shù)，就是要制備出增強玻纖長度在10mm左右的聚丙烯原料，并通過改進的注射成型工藝，保證制品中的玻纖長度在3.1mm以上。
2002年，國外開發(fā)成功長玻纖增強聚丙烯注射成型技術(shù)，并將這種技術(shù)成功地用于生產(chǎn)馬自達6型汽車前端模塊和車門模塊載體。該項技術(shù)包括兩個方面：
一是對玻纖增強聚丙烯的材料改性，即采用一種超低熔融粘度的聚丙烯樹脂（樹脂熔體流動速度為300g/10min），使包裹在其中的玻璃纖維在注射成型過程中受到較小的螺桿推進剪切力，以減少玻璃纖維的長度折損，同時添加一種高結(jié)晶結(jié)構(gòu)的聚丙烯樹脂來保證注射成型件的強度。通過這種樹脂共混改性，解決了材料流動性和制品強度的矛盾，經(jīng)共混改性后的長玻纖增強聚丙烯(LGFPP)的彎曲模量、彎曲強度和沖擊強度三種機械性能已與玻纖氈增強聚丙烯(GMT)的同一性能相當，其流動性也比普通的玻纖增強聚丙烯(FGPP)的流動性提高了30%。
二是對注射成型工藝的改進，即通過對螺桿的幾何形狀進行改進，如加深螺槽、加寬螺齒間距、對螺桿頭進行優(yōu)化設計以及通過擴大熱流道的方式，使玻纖增強樹脂在注射過程中得以平緩流動以降低塑化過程中樹脂承受的高剪切力，從而達到減少玻纖長度受損的目的。在使用長玻纖增強聚丙烯原料的條件下，改進型的低剪切力螺桿注塑制品所得平均玻纖長度為普通螺桿注塑制品所得平均玻纖長度的1.7倍。
這種長玻纖增強聚丙烯注射成型技術(shù)的特點是：
相對于用一般螺桿注射成型短玻纖增強高熔融粘度聚丙烯的普通工藝而言，由于玻纖受到較小的剪切力，使制品中的玻纖長度為采用普通工藝所得玻纖長度的10倍（普通工藝所得制品的玻纖長度一般為0.5mm），制品的抗沖擊強度提高了3倍，將此材料用于馬自達6型前端模塊載體，重量減輕了9kg。
樹脂中超低粘度組份的加入使之較普通玻纖增強聚丙烯和玻纖增強尼龍的成型流動性提高了30%，這可使其與多種零件相集成且具有更薄的成型厚度，從而降低了制造成本。長玻纖的增強以及高結(jié)晶聚丙烯樹脂的加入使材料在120℃時的高溫疲勞強度為普通玻纖增強聚丙烯的2倍，甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍高出近17%，因而這種新材料具有作為結(jié)構(gòu)件所需的耐久性和可靠性。
超低粘度組份使制品表面形成厚塑料層，它可阻止玻纖暴露于制品的表面而達到美化外觀的作用，可免除普通玻纖增強塑料表面需用涂料進行處理的過程。
這種聚丙烯基材有很好的再生性，即便是再生材料也同普通玻纖增強聚丙烯具有同等的物理性能和機械性能。
Lomold所開發(fā)的創(chuàng)新的長玻纖PP成型工藝，能夠?qū)㈤L玻纖增強材料（LOMOTEX?）注射進一個封閉的模具,而沒有玻纖斷裂。 采用LOMOLD?工藝，可以較低的成本生產(chǎn)具有極高性能的材料。托盤使用的惡劣環(huán)境，需要產(chǎn)品有最佳的設計并使用最好的材料。 LOMOLD集團向市場推出的其屢獲殊榮的復合托盤，就是兼顧環(huán)境，使用者和價格的完美結(jié)合。
作為汽車模塊載體材料，長玻纖增強聚丙烯的開發(fā)成功使之不只被應用在馬自達汽車上。最近，新福特Fiesta車型前門模塊也相繼由Owens Coring汽車公司開發(fā)成功，該車門模塊集成了多種功能元件，諸如門鎖、車門玻璃升降器、揚聲器、防盜裝置等，采用的載體材料是DSM公司的牌號為StaMax P30YM240長玻纖增強聚丙烯材料。在開發(fā)該車門模塊的過程中，一些專家對注射成型用長玻纖增強聚丙烯材料的性能進行了深入的研究，特別是對該種材料的抗蠕變性能進行了研究，結(jié)果表明，長玻纖增強聚丙烯材料即使經(jīng)受100℃的高溫也不會產(chǎn)生明顯的蠕變，且比短玻纖增強聚丙烯有著更好的抗蠕變性能。
在高溫和長時間低負荷條件下，長玻纖增強聚丙烯材料不會產(chǎn)生變形，可使其制品具有良好的尺寸穩(wěn)定性，這可從批量生產(chǎn)的新福特Fiesta車型前門模塊的尺寸實測結(jié)果中得到證實。目前，隨著汽車零部件模塊化日益引起人們的重視且越來越多地得到應用，長玻纖增強聚丙烯無疑將成為一種理想的模塊載體材料，為此有人預言，LGFPP材料將成為GMT材料作為汽車模塊應用的替代品。
以聚丙烯樹脂為基材的不同纖維增強的熱塑性復合材料，無論是GMT、SR-PP還是LGFPP，它們都有著一些共同的特點，即：與金屬材料相比，它們具有密度低、重量輕、比強度高、耐腐蝕、易成型等特點；與熱固性復合材料SMC和手糊玻璃鋼相比，它們具有成型周期短、沖擊韌性好、可再生利用等特點。尤其是可再生利用的特性使得這些材料在環(huán)保要求日益嚴格的今天具有更廣闊的應用前景。
長玻纖PP具有以下幾個比較典型的優(yōu)勢：
一、纖維長度長（在制品中纖維長度可達3mm以上）分布均勻，可形成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，綜合力學性能強。
1）彎曲和拉伸強度均提高30-100%；
2）抗沖擊性提高2-3倍（表現(xiàn)為沖擊強度提高2-3倍）；
3）抗高溫蠕變性優(yōu)異，低溫沖擊強度高，適合使用于高低溫交變頻繁場合；
4）尺寸精準度高，縱橫收縮率小且一致；
5）成型簡單，可注塑或模壓成型；
6）低翹曲，玻纖外露少，表面性能好
二、變形性小，有利于汽車零配件的設計與應用。
三、耐疲勞性能優(yōu)良
四、流動性能小，模塑成型性能好
五、可循環(huán)回收重復使用，綠色環(huán)保,,
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| 發(fā)布人：上海聯(lián)模化工
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發(fā)布時間：2012年7月26日 |
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