长玻纤维增强塑料管材挤出成型模拟分析
玻纤增强PP挤出吹塑成型性能研究
空气 吹胀 ， 使料 坯 紧贴吹 塑模具 型腔壁 ， 冷却 定 型后 开模 取件 。
玻纤 （ Ｆ 增 强 聚丙烯 （ Ｐ 是 将 一 定 比例 的经 Ｇ） Ｐ） 过表 面处 理 的具 有 一 定 长度 的 Ｇ Ｆ与 基 体 树 脂 Ｐ Ｐ
高 速混炼 ， Ｇ 使 Ｆ在 螺 杆 挤 出机 高 剪 切 作 用 下均 匀 地分 布于基 体树 脂 Ｐ Ｐ中 ， 经 过混 合 挤 出 ， 再 沿轴 向
１２ 主要设 备 ．
图 ２ 制 件 示 意 图
重 庆 市 教 委 应 用 基 础 研 究 项 目 （ Ｊ６ ６ ２ 、 庆 市 科 技 攻 关 Ｋ ００ １ ） 重
重 大项 目（ Ｓ Ｃ，０ ５ Ａ ０ ２—５ ＣＴ ２０Ａ ３ １ ）
高速混 合 机 ：Ｈ 一１ Ｓ Ｒ ０型 ， 苏 白熊 机 械 有 限 江
塑料 挤 出吹塑 成 型 已成 为 塑料 挤 出成 型 、 注射 成 型之后 的第 三大 成 型方 法 。与其 它 成 型方 法 （ 如
熔体 流动 速率 （ Ｒ） ： Ｎ ４ ０型 ， ＭＦ 仪 Ｘ Ｒ一 ０ 承德 市
金建 检测 仪器 有 限公 司 ； 转矩 流变 仪 ： Ｍ 一 ０ Ｒ ２ ０型 ， 哈博 电气 制造 公 司 ；
方 向产生一 定 程 度 的取 向。Ｇ Ｆ在基 体 中起 到力 的 分散作 用 ， 而增 强 了材 料 承受外 力作用 的能力 ， 从 宏
４ ５ ６ ７
１ 引 导 块 ； 一 导 柱 ； 一 座 板 ； 一 固 定板 一 ２ ３ ４
观上显 示 出材料 的 弯 曲强 度 、 拉伸 强 度 等 力学 性 能 的大 幅度提 高 ］ 目前 Ｃ 。 Ｆ增 强 Ｐ Ｐ一 般 采 用 注 射
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纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展
纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展摘要：随着低碳经济、碳中和等环保理念的呼声不断高涨，低能耗、可回收的高性能复合材料的需求量不断增加。
高性能复合材料可作为关键的轻型承重材料，应用于风力涡轮机叶片根部加强件、高压绝缘子芯棒和建筑应用中的梁等。
不同于热固性拉挤成型复合材料，热塑性复合材料不需要化学固化，生产效率高、污染小、原材料利用率高，且制件具有可回收、可焊接、使用寿命长的特点，因此国内外都在积极开展高效率、低成本的热塑性复合材料生产工艺的研究。
基于此，本文章对纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展进行探讨，以供相关从业人员参考。
关键词：纤维增强热塑性复合材料；拉挤成型工艺；研究进展引言纤维增强热塑性复合材料比热固性树脂复合材料具有更高的比强度和冲击强度，不需要特殊的储存和运输条件，易于维修和可回收再加工。
因此热塑性复合材料在加工性、效率、全寿命周期内的环保性和成本都明显优于热固性复合材料。
碳纤维增强热塑性聚合物复合材料是树脂基复合材料的发展方向，具有广阔的应用前景。
一、拉挤成型工艺拉挤成型工艺由于其生产效率高、拉挤制品纤维含量高、原材料成本低等优点被广泛应用于各种复合材料的生产制造中。
将拉挤成型工艺与热塑性复合材料相结合可充分发挥复合材料的优势，实现各种断面和空腔型材的高效生产。
热塑性树脂普遍存在黏度大的问题，导致了纤维浸渍困难，因此纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的改进方向主要集中在纤维浸渍方式上。
根据浸渍方式不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺两大类。
从目前生产应用的角度来看，非反应型拉挤成型过程部分浸渍工艺与热固性复合材料拉挤成型工艺相似，技术更加成熟，设备投资也相对降低，因此应用更加广泛，而反应型拉挤成型工艺对生产设备要求高，技术难度较大，因此应用范围相对较小。
二、纤维增强热塑性复合材料特点复合材料基本上是一种新型材料，在对两种性质不同的材料进行物理或化学处理后进行加工，其性质相对较高。
水悬浮-拉挤法制备长玻纤增强PVC复合材料的研究
表 １ 稳 定剂的类别
Ｔ ｂ ｅ １ Ｋｉ ｄ ｆｓ ｂ ｌ ｅ ｓ ａ ｌ ｎ ｓ ｏ ｔ ｉ ｚ ｒ ａ ｉ
悬浮法 等… 。溶 液 法 制 得 的 产 品 耐 溶 剂 性 差 。
熔 融 法 由于 热 塑 性 树 脂 熔 体 粘 度 大 ， 玻 纤 浸 渍 对 效 果 差 。悬 浮 法 则 克 服 了 以上 两 种 方 法 的 缺 点 ， 树 脂 对 玻 纤 的 浸 渍 效 果 好 。 聚 氯 乙稀 （ ＡＣ） Ｐ 是 第 二 大 通 用 塑料 ， 产 量 仅 次 于 聚 乙 烯 。玻 纤 增 其 强 Ｐ ＡＣ的报 道 不 多 。本 文 探 索 了水 悬 浮 ． 挤 法 拉
力 学 和 热 学 性 能 的 一 个 或 多 个 指 标 达 到 或 超 过 某 些 工 程 塑 料 。 国 内外 大 量 研 究 的 是 长 玻 璃 纤 维 增 强 热 固性 塑 料 。 近 年 来 ， 玻 璃 纤 维 增 强 热 长 塑 性 复 合 材 料 也 有 不 少 研 究 。 长 玻 璃 纤 维 增 强 热塑性复 合材 料 常 用 的方 法有 溶 液法 、 融 法 、 熔
成型加工 十分重要 。
保持 １ｍｎ 观察 Ｐ Ｃ的颜色变化 ， ０ ｉ， Ｖ 从而确定稳定剂
的稳 定效 果 。表 ２是 实验 结果 。
收稿 日期 ：２０ －１２ ０ ５ １－１ 作者简介 ：李长江 （９ ９ ） １７ － ，男 ，硕士研究生 ，主要从事复合材料和塑料 的研究 。
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剂有 限公 司提供 ， 它是 一种 核－ 状 的高 分子 ， 壳 核 是弹 性体 甲基 丙烯 酸丁酯 ， 是 甲基 丙烯酸 甲酯 壳
和丙烯 酸 乙酯 的共 聚 物 ， 物质 熔 融 流动 性 好 ， 此 Ｔ ｇ温 度 高 ， 很 好 的 分 散 性 ， 常 用 的 Ｐ 有 是 ＶＣ流 动 改 性 剂 ； 碱 合 股 无 捻 粗 纱 购 自 巨石 集 团有 限 公 无 司 和 Ｐ Ｃ的 稳 定 剂 。 聚氯 乙 稀 易 降 解 难 加 工 ， Ｖ 多 采 用 到 稳 定 剂 。 据 此 ， 文 试 验 了 ９种 稳 定 剂 ， 本 如 表 １所 示 。 选 择 合 适 的 稳 定 剂 对 聚 氯 乙 稀 的
纤维增强复合材料拉挤型材测试方法标准
纤维增强复合材料拉挤型材测试方法标准纤维增强复合材料拉挤型材测试方法标准1. 引言在现代工程领域，纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Composites, FRC）被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域中。
这种材料由纤维增强物质和基体材料组成，具有较高的强度和刚度，同时也具备轻质化和耐腐蚀性等优点。
为了确保FRC的可靠性和性能，测试方法标准的制定至关重要。
本文将深入探讨纤维增强复合材料拉挤型材测试方法标准，旨在提供一个全面、准确的测试方法框架。
2. 试样制备在进行拉挤型材测试之前，首先需要制备合适的试样。
根据国际标准的要求，试样的尺寸和几何形状应与实际应用中的型材相符合。
通过拉挤工艺制备出的试样需要具备典型的纤维分布和成型特征。
在试样制备过程中，需要注意选择合适的纤维增强物质和基体材料，并进行适当的加工和固化过程。
3. 拉挤型材力学性能测试为了评估纤维增强复合材料拉挤型材的力学性能，需要进行一系列的测试。
首先是拉伸测试，通过在试样上施加拉力，测量其在应力作用下的应变和断裂强度。
拉伸测试可以揭示材料的拉伸性能以及纤维增强物质与基体材料之间的界面性能。
其次是压缩测试，通过在试样上施加压力，测量其在应力作用下的应变和抗压强度。
压缩测试可以评估纤维增强物质在压缩情况下的性能表现。
弯曲测试也是必不可少的一项测试。
通过在试样上施加弯曲载荷，测量其在应力作用下的挠度和抗弯强度。
弯曲测试可以评估纤维增强复合材料在实际使用中的受力性能。
另外，剪切测试和疲劳测试也是纤维增强复合材料拉挤型材测试方法标准中的重要内容。
4. 结果分析与评估在进行完各项测试后，需要对测试结果进行分析与评估，以保证测试结果的准确性和可靠性。
常见的结果分析方法包括统计分析、应力-应变图的绘制和断口分析等。
通过对测试结果的综合分析，可以深入了解纤维增强复合材料拉挤型材的性能表现，并找出存在的问题和改进的方向。
5. 个人观点与理解作为一种具有广泛应用前景的材料，纤维增强复合材料的测试方法标准对于材料的品质保障和质量控制至关重要。
悬浮浸渍拉挤成型长玻纤增强ABS复合材料工艺研究
悬浮浸渍拉挤成型长玻纤增强ABS复合材料工艺研究中国玻璃钢综合信息网日期: 2009-04-11 阅读: 4585 字体:大中小双击鼠标滚屏开放式烘箱的主要作用是把玻纤树脂混合体烘干,及时排出水分以免破坏烘干效果。
烘箱的温度高可以更好地干燥复合材料;但是若长玻纤增强ABS复合材料在烘箱中的加热温度过高或时间过长时,复合材料中的丁二烯组分会氧化变质,从而降低复合材料的性能。
若烘箱的温度太高,复合材料中的水分急剧挥发,会导致复合材料表面有气孔而粗糙。
若材料在烘箱中的加热温度过低或时间过短,复合材料中会聚集一定量的水分,影响玻纤与树脂的界面结合,从而导致复合材料的性能变差。
烘箱的工艺参数如表2。
熔融管道前部温度应尽量高一些,长玻纤增强ABS复合材料实验中熔融管道前部温度设为150℃左右。
熔融管道中后部温度最关键,温度适当高一些有利于玻纤被树脂充分浸润。
但温度过高会导致树脂分解,使料条变脆,且温度过高时,料条上有明显气泡、表面有皱褶;温度过低则会由于树脂熔体粘度增大,流动性下降而使浸渍困难,并使玻纤在模具中运动阻力增大,造成玻纤断裂而产生毛丝或堵塞口模。
熔融管道的工艺参数见表3。
表2长玻纤增强ABS复合材料的成型工艺中烘箱工艺参数预热一段预热二段干燥一段干燥二段长度/cm 40 53 53 53最佳温度/℃60±5 95±5 115±5 135±5表3熔融管道的工艺参数入口一段二段三段四段模具长度/cm 30 20 15 15 10 10温度/℃130±5 155±5 170±5 185±5 195±5 200±22.2.2保护气及挤压模具复合材料在熔融管中经高温加热达到半熔融状态。
由于复合材料中的ABS树脂易被氧化,所以需通氮气保护。
模具相当于压辊的作用。
玻纤束与树脂的混合体通过模具时被集束,同时受到模具固定尺寸所带来的指向模具中心的径向压力。
长玻纤增强PET工程塑料的性能研究
（ ｔ ｅＫ ｙ ａ ． ｆ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ． Ｅ ｓ Ｃ ｉ ｎｖｒ ｔ ｏ Ｓ ｉ ａ ｄ Ｔ ｃ ． Ｓ ａｇ ｍ ２０ ３ ，Ｃ ｉ ） Ｓ ｔ ｅ ｂ ｏ Ｃ ｅ ｉ ｇ ， ａｔ ｈ ａＵ ｉ ｓｙ ｆ ｃ， ｎ ｅ ｈ ， ｈ ｎ ｈ ０ ２ ７ ｈ ａ ａ Ｌ ａＥ ｎ ｅ ｉ ｎ
在冲击 性 能 等 方 面 仍 显 不 足 ，因 此 短 玻 纤 增 强 Ｐ Ｔ Ｅ 复合 材料 的应 用受 到限制 。
目前 ，生产 长纤 维 增 强 塑料 （ Ｆ ） 主要 采 用熔 ＬＴ
（ 东 理 工 大学 化学 工程 联 合 国家 重点 实 验 室 ，上 海 ２０ ３ ） 华 ０ ２７
ห้องสมุดไป่ตู้
摘要 ：利用实验室 自主开发的在线混 合长 玻璃 纤维增 强热 塑性树脂 复合 材料生 产设 备 ，制备 了长玻 璃纤 维增 强 Ｐ Ｔ （Ｆ —Ｅ ） Ｅ ＬＴＰ Ｔ ；并与双螺杆挤 出机 制备 的短玻 璃纤维增强 Ｐ Ｔ （Ｆ －Ｅ ）进行 了力学性 能对 比。结果 表明 ：ＬｒＰ Ｔ Ｅ ＳＴＰ Ｔ Ｆ１ Ｅ ｌ 一 的各项力学性能显著优于 Ｓ ＴＰ Ｔ Ｆ —Ｅ ，在玻纤质量分数同为 ３ ％时 ， ０ 为 ＳＴＰ Ｔ的 １４ ，冲击强度为 ＳＴＰ Ｔ的 ３倍 。 Ｆ —Ｅ ．倍 Ｆ —Ｅ
ｃ ａ ｉａ ｒ ｐ ｒｉｓ ｏ Ｔ Ｐ ｓ ｂ ｔ ｒｔ ａ ｈ ｓ ｆ Ｓ Ｔ－ ＥＴ，Ｗｈ ｎ ｂ ｔ ｆ ｔｅ ｍａｓ ｆａ ｔ ｎ ｆ ｔｅ ｇａ ｓ ｈ ｎｃ ｌｐｏ ｅｔｅ ｆ ＬＦ — ＥＴ Ｗａ ｅｔ ｈ ｎ ｔ ｏ ｅ ｏ Ｆ Ｐ ｅ ｅ ｏｈ ｏ ｈ ｓ ｒｃｉ ｓ ｏ ｈ ｌｓ ｏ
ｏ —ｉ ｅｐ ａｔｃ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｅ ｕ ｐ ｎ ， ａ ｄ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｅｔｅ ｆＬＦＩ Ｐ ｒ ｏ ａ ｅ ｔ ｈ ｓ ｆｔ ｅ ｎ ｌｎ ｌｓｉｓ ｐｏ ｅ ｓｎ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｈ ｃ ａ ｉａ ｒｐ ｒｉｓ ｏ ＂ ＥＴ ｗｅｅ ｃ ｍｐ ｒｄ ｗｉ ｔ ｏ ｅ ｏ ｈ 一 ｈ
纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展
纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展
赵新涛;姜宁;王明道;李骏腾;李迪;谭洪生
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2024(38)1
【摘要】拉挤成型作为一种连续生产固定截面的热塑性复合材料成型工艺,具有原材料利用率高、生产效率高、废品率低、产品复制性强、可设计等优点,已在轻量化汽车、建筑建材、风电叶片等领域内广泛应用。
热塑性树脂基体存在室温下呈固态、熔融状态下流动性差的问题,导致纤维浸渍困难,成为此类成型工艺发展的瓶颈,因此改进拉挤成型工艺的关键集中在纤维浸渍技术上。
本文综述了纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的研究进展,并根据浸渍方式的不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺,介绍了每种成型工艺的浸渍特点、制备流程以及工艺优化方案,阐述了拉挤成型工艺中不同的纤维浸渍方式对制件质量的影响规律,最后对拉挤成型工艺现存的问题进行了讨论,展望了未来纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的发展趋势,为今后拉挤成型工艺的深入研究和开拓创新提供参考。
【总页数】9页(P220-228)
【作者】赵新涛;姜宁;王明道;李骏腾;李迪;谭洪生
【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院;山东理工大学机械工程学院;山东理工大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
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1.连续纤维增强热塑性树脂基复合材料拉挤工艺研究与应用现状
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5.碳纤维增强热塑性复合材料成型工艺的研究进展
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长玻纤增强聚丙烯成型工艺
长玻纤增强聚丙烯成型工艺发布时间：2011-01-13 ;浏览次数：127 返回列表长玻纤增强热塑性复合材料作为当今玻璃纤维增强材料的一个发展趋势，受到了国内外各大塑料改性生产厂商的高度重视，特别是长玻纤增强pp材料，由于其很高的性价比优势，更被业界所广泛看好。
目前这些厂商纷纷投入大量的人力、物力进行该类型材料的生产研发和市场开拓的工作。
长玻纤增强pp产品定义长玻纤增强pp产品是一种长玻纤增强pp的改性塑料材料。
该材料一般为长度12毫米或25毫米，直径3毫米左右的柱状粒子。
在这种粒子中，玻璃纤维有着和粒子同样的长度，玻璃纤维的含量可以从20%到70%不等，粒子颜色可以根据客户要求进行配色。
该粒子一般可以用于注射及模压工艺，可以生产结构件或半结构件，应用的领域包括汽车、建筑、家电、电动工具等等。
长玻纤增强pp性能优势lft粒料在进入注射机料斗时，内部的纤维长度和粒子长度相等，为0.5-3公分左右。
随着注射机螺杆的输送、注射口的流体冲击以及在材料模腔内的流动等工艺条件的介入，玻璃纤维最后在制品中的平均长度为4毫米左右。
相对于传统的短玻纤增强热塑性塑料（这种粒子在制品中的纤维长度在200µ左右），lftp材料在制品中保留了极长的玻纤长度，因此赋予了材料更好的力学性能，使得增强后通用pp材料的性能能够达到或接近增强工程塑料如pa或ppo的性能。
长玻纤增强pp性价比优势由于lft材料类似于增强工程塑料的卓越性能以及pp基材相对于工程塑料基材极其低廉的价格成本，因此赋予了该材料极佳的性价比：相对于短纤增强pa材料而言，使用lft材料可在材料成本上节约40~50%左右；相对于短纤增强ppo材料而言，使用lft材料可在材料成本上节约100%以上。
长玻纤增强pp市场应用汽车工业：前端框架、车身门板模块、仪表盘骨架、冷却风扇及框架、蓄电池托架等，用于替代增强pa或金属材料。
该材料在这些领域中的应用在欧洲已经得到很大推广，目前的消费量为20，000t/y。
玻璃纤维增强塑料的成型工艺
玻璃纤维增强塑料的成型工艺玻璃纤维增强塑料（Glass Fiber Reinforced Plastics, GFRP）具有良好的机械、热、耐腐蚀等性能，并且具有较低的重量、成本和维护费用。
它已经广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通、船舶、建筑等领域中。
本文将对GFRP的成型工艺进行详细的介绍。
一、原材料准备GFRP的主要原材料包括树脂、玻璃纤维、固化剂和填料等。
树脂是GFRP的基础，并且需要与玻璃纤维一起使用，从而形成增强效果。
玻璃纤维具有高强度、高模量和低密度等优点，可以提高材料的机械性能。
固化剂是树脂的硬化组分，可以影响成型的速度和性能。
填料可以增加材料的耐磨损性、耐火性等功能。
在原材料准备阶段，需要按照设计要求进行材料的选择和比例配制。
通常，采用手工涂布和喷涂的成型方法需要使用的树脂含量较高，而采用模压等自动化成型方法则需要减少树脂含量，以提高成型质量和效率。
二、手工涂布成型法手工涂布成型法是目前应用较为广泛的一种GFRP成型方法。
主要步骤包括纤维切割、纤维预处理、树脂配制、涂布和固化等过程。
1. 纤维切割和预处理在切割玻璃纤维时，需要保证纤维长度相当，并且尽量减少纤维的捻结和交叉现象。
同时，玻璃纤维需要进行表面处理，以便于树脂和纤维的黏附性。
2. 树脂配制和涂布在树脂的配制过程中，需要根据设计要求控制树脂的流动性和硬化速度。
在涂布时，需要通过刷子等工具将树脂均匀地涂布在玻璃纤维上，并在涂布完成后，通过辊筒、压光机等设备将纤维和树脂均匀压实。
3. 固化和后续加工涂布完成后，将所制成品放置在适当的温度下固化。
在固化过程中，需要控制环境温度和湿度等条件，以确保成型品的质量。
固化完成后，可以进行后续的加工和表面处理等步骤。
手工涂布成型法成本较低，适用范围广，但是需要人工操作，生产效率较低，并且容易受到人为因素的影响。
三、喷涂成型法喷涂成型法主要在复杂形状的产品制造中应用。
该方法直接将树脂和玻璃纤维混合后通过高速气流喷射到模具内，并在固化后形成最终产品。
玻璃纤维增强塑料的制备及性能研究
玻璃纤维增强塑料的制备及性能研究随着现代工业的发展，合成材料在各个领域的应用越来越广泛。
其中，玻璃纤维增强塑料是一种非常重要的合成材料。
它由塑料基体和玻璃纤维增强材料组成，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，在汽车、航空、船舶等领域得到广泛应用。
本文将介绍玻璃纤维增强塑料的制备方法和性能研究。
一、玻璃纤维增强塑料的制备方法1.树脂基质的选择玻璃纤维增强塑料的基质材料通常为树脂，而树脂的种类会直接影响到玻璃纤维增强塑料的性能。
目前常用的树脂有环氧树脂、聚酯树脂和酚醛树脂等。
其中，环氧树脂具有高强度、高粘结性、是绝缘材料等优点，因此在航空、航天、电子等领域有着广泛的应用；聚酯树脂则具有良好的耐腐蚀性和电绝缘性能，被广泛应用于汽车、船舶等领域；酚醛树脂则具有高温耐久性好等优点，被广泛应用于航空等领域。
2.增强材料的选择玻璃纤维是目前使用最广泛的增强材料之一。
它既可以作为增强材料，也可以作为填充材料，具有良好的机械性能、高强度、低密度等优点。
除了玻璃纤维，目前还有碳纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维等增强材料可供选择。
3.制备工艺玻璃纤维增强塑料的制备工艺包括手工层叠法、压缩成型法、挤出成型法等。
其中，手工层叠法是最早、最简单的制备方法，但工艺复杂、生产效率低；压缩成型法则是目前最常用的制备方法之一，工艺简单、适用范围广；挤出成型法则适用于生产长条状产品和异型产品。
二、玻璃纤维增强塑料的性能研究1.机械性能玻璃纤维增强塑料的机械性能是其最大的特点之一。
通过控制增强材料的种类和含量，可以得到不同机械性能的玻璃纤维增强塑料。
目前，玻璃纤维增强塑料的拉伸强度可达200MPa以上，弹性模量可达10-20GPa。
这些机械性能比一般的塑料要好很多。
2.耐腐蚀性能玻璃纤维增强塑料的耐腐蚀性能也是其另一个优点。
目前，聚酯树脂玻璃纤维增强塑料（FRP）被广泛用于化工、电子等领域，具有较好的耐腐蚀性能，能够在酸碱等腐蚀性环境中长期使用。
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动蜗杆 & 传动固定在可转动的 分 流 锥 , 上 的 传 动 蜗 杆 + ， 使 塑料熔体和裁断 后 的 玻 纤 浸 润 并 分 散 到 塑 料 熔 体 之 中， 形 成纤塑熔体。经 过 分 流 锥 , ， 纤塑熔体在经过支架 - 时熔体 的流动方向由轴向改变 为 绕 轴 螺 旋 向， 并 在 口 模 )! 和 芯 棒 并把管材表面显露的玻纤挤 )) 之间成型为圆 形 管 材 形 状， 入内层， 经过冷却， 最后获得塑 料 分 子 和 玻 璃 纤 维 沿 管 壁 螺 旋取向的高强 度 管 材。 其 特 征 在 于， 安装在各种通用塑料 挤出机上， 可将玻璃粗纱连续 裁 断 成 一 定 长 度 的 玻 璃 纤 维， 并输入到机头内 的 熔 体 腔 中， 并使玻纤与聚合物熔体相混 合， 然后使混合熔体绕管材芯棒轴线螺旋流动。
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长玻纤维增强塑料管材挤出成型模拟分析
程红强 # ， 杨云珍 !
（! + 郑州大学环境与水利学院， 河南 郑州 *,(((& ； 湖北 武汉 *$((#$） & + 华中科技大学， 【摘 要】 为提高现有塑料管材的力学性能， 本文介绍了自主研究设计的长玻纤 维 螺 旋 在 线 复 配 塑 料 管 材 挤
长玻纤维螺旋在线复配圆 形 塑 料 管 材 挤 出 机 头 的 结 构 简图如图 ) 所示， 其中， ) * 熔体滤网， " * 长玻纤维复配 电 机 与变速箱， $ * 连续的玻璃 粗 纱 输 入 口， # * 玻璃粗纱输送螺 杆、 筒体和裁断刀片，& * 驱 动 蜗 杆， + * 传 动 蜗 杆， , * 转动 分流锥， - * 内径支架， % * 冷却气入 口， )! * 口 模， )) * 芯 棒。 其中增加的装置和改进的部件为： 裁 断 装 置， 由 " * 长玻纤维复配电 ) ’ 玻璃粗纱的 输 入、 机与变速箱， $ * 连续无捻 玻 璃 粗 纱 和 耦 联 剂 的 输 入 口， #* 玻璃粗纱输送 螺 杆、 筒 体 和 裁 断 刀 片 组 成。 其 功 能 是 把 无 捻玻璃粗纱连续 不 断 的 输 入、 加热并裁断成一定长度的玻 璃纤维。 其由 & * 驱动蜗 " ’ 长玻纤维与熔体的混合与分布 装 置， 杆， + * 传动蜗杆， , * 可 转 动 的 分 流 锥 组 成。 在 熔 体 压 力 和 分流锥转动的作用下， 熔体进 行 螺 旋 拖 拽 流 动， 把玻纤均匀 分布在熔体之中， 形成有玻纤的混合熔体。 $ ’ 使混合熔体绕管 材 芯 棒 轴 线 螺 旋 流 动 装 置。 是 把 原 来的内径支架 的 支 撑 肋 片 由 原 来 的 与 芯 棒 轴 向 的 平 行 向， 设计成螺旋方向， 使混合熔体绕管材芯棒轴线螺旋流动。 # ’ 使玻纤在成型管材表面 不 显 露 装 置。在 )! * 口 模 内 和 )) * 芯棒外相 对 应 分 别 沿 其 周 向 设 置 一 突 出 圆 弧， 弧的 高度是管 材 壁 厚 的 六 分 之 一 左 右， 使 混 合 熔 体 成 型 管 材 后， 因流道高度的突变， 把玻纤挤入管壁内部， 表面不显露玻纤。
第 !" 卷 第 # 期 材 料 科 学 与 工 程 学 报 总 第99期 $%& ’ ! " (% ’ # )%*+,-& %. /-01+2-&3 4521,51 6 7,82,11+2,8 :1; < ! = = > ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
； （"） 对含玻纤的粒 料 的 塑 化 和 挤 出， 现有的挤
出机不一定适用， 要进行大的调整或购置新机。 因此设计一 种 新 型 挤 出 机 头， 安装在现有通用的挤出 机上， 使用普通的聚合物颗粒， 在其塑化熔融后在线混合入 一定长度的玻璃 纤 维， 并使得熔体分子和玻璃纤维沿所挤 出圆形管材的管壁螺旋取向， 生 产 出 强 度 更 高 的 管 材， 满足 工程实际的需要， 就成为我们研究的主要目的。 要达到此目 的 需 攻 克 的 难 关 有 两 个， 一是长玻璃纤维
出机头专利的结构特点和工作原理。同时对口模内纤塑熔体的流动进行理论分析， 并采用 ?(4@4 软件对口模 内 熔 体流动进行模拟， 得出熔体的速度分布， 模拟结果表明聚合物颗粒塑化熔融后在线混 合 入 一 定 长 度 的 玻 璃 纤 维 后， 熔体分子和玻璃纤维沿所挤出圆形管材的管壁螺旋取向， 达到提高管材周向强度的预期目标。 【关键词】 管材挤出机头； 玻纤螺旋取向； 流动分析； 罗伯逊迭代法 中图分类号： ABC!D < # 文献标识码： ?
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收稿日期： 修订日期： !==PN=!N#P ； !==PN="N!D 作者简介： 程红强 （#9DP Q ） ， 男， 郑州大学博士研究生， 主要从事新型复合建筑材料研究。
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材料科学与工程学报
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的在线复配， 即不使用含玻纤 粒 料， 而是在聚合物粒料熔融 后在线加入， 并 使 玻 纤 与 熔 体 均 匀 混 合， 这样既降低了成 本， 又避免玻纤 在 熔 融 过 程 中 折 断 和 磨 损 螺 杆 与 料 筒。 二 是在管材成型过 程 中 进 行 长 玻 璃 纤 维 取 向 控 制， 使得玻纤 沿管材螺旋取 向， 最 大 利 用 玻 纤 的 抗 拉 性 能。 这 就 必 须 使 塑料熔体形成 环 空 螺 旋 流。 经 长 期 研 究， 我们设计了一种 管材挤出机头， 并 申 报 了 国 家 专 利， 是 “长 玻 纤 维 螺 旋 在 线
!
前
言
缺点 （ #） 该粒料的成本比较高； （!） 粒料中所含的玻纤长度有 限 （PGG 以下） ， 并且在管材挤出成型时纤维沿管材轴向取 向， 对提高管材的 周 向 强 度 作 用 有 限； （C） 由于双螺杆挤出 机螺杆的剪切作用， 纤维的损 伤 非 常 严 重， 在混合和成型过 程 中 玻 璃 纤 维 逐 渐 被 剪 碎， 最终制品中纤维长度在 =<! S = < "GG范围
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