玻纤增强回收塑料
玻璃纤维(glass fiber)是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆,耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。
纤维增强热塑性树脂(FRTPC材料)的比强度高,明显地改善了热塑性塑料的耐热性、耐蠕变性和耐疲劳等性能,其制品成型收缩率也小。纤维增强可将通用型树脂改性成工程塑料和结构材料。废弃的热塑性玻璃钢可反复加工成型,无废弃物。
FRTPC材料从纤维状态可分为三类:一类是纤维毡或纤维布与热塑性片材进行热复合;二类是长纤维型LFRTPC;三类是短纤维增强复合材料(SFRTPC)。
增强改性PP
用短玻璃纤维(SGF)增强聚丙烯(PP)回收料,当SGF的填充量为10%~40%时,制得的复合材料可以用于汽车配件,如电通讯机的支架、散热器零件、照明设备零件、蓄电池外壳、防护板衬里、泵壳体和泵盖等。回收PP的拉伸强度较低,一般制品在18~25MPa左右。用SGF增强后,其拉伸强度可达30~50MPa左右。
玻璃纤维与回收PP的造粒工艺可以分为两种:一种是直接混合、塑化造粒法;另一种是运用活化后的长纤维丝,在螺杆挤出机的中间加料口输入,然后与熔融体塑料掺混,最后切粒而成。
直接混合工艺
非直接混合工艺
纤维增强PP(GFRPP)的生产工艺流程见下图。
1-PP及配合剂;2一计量加料器;3一双螺杆挤出机;4一玻璃维无捻丝;5一真空排气口;6一机头;7一水浴;8一空气口;9一切粒机;10一筛分后储运包装下表为GF组分对GFRPP性能的影响。一般GF含量增加,GFRPP的机械性能有所增加。通常工业生产上GF含量在40%以内,因GF超过40%时,GFRPP性能反而开始下降。GF单丝直径越小、纤维长度越长,则复合材料的机械性能越好。但在成型加工过程中,纤维被磨损过细则会削弱纤维的增强作用。
不同GF组分含量的GFRPP性能
用特种增强纤维(如碳纤维、芳纶纤维——Kavler等)增强特种树脂,所得产品可作宇航、核电站等用的高档复合材料(advancecl composites)。
几个注意点
对于再生塑料的增强,常提到的多是玻纤增强,对于碳纤及钢纤等再生塑料增强比较少见。对于玻璃纤维增强,主要要做好以下几点:
要处理好玻纤与塑料的表面结合,一是添加偶联剂进行表面处理,如PP加玻纤可以添加偶联剂KH-550等;二是添加相容剂进行表面连接处理,如PP加玻纤可以添加PP-g-MAH(PP接枝马来酸酐)等。
根据强度要求,对于强度要求高的尽量玻纤细,如常见玻纤988A,如果不强调一般是给14μ ,而用10μ~12μ的强度就会高。不过也不是越细越好,同等条件小越细就会导致越难剪切与分散,特别是象黏度低的PP与PE更难剪切,有时会导致拉条困难。
根据材料强度要求,选择螺杆组合,一如强度要求高的螺杆组合在玻纤加入前段要适当加强剪切,让材料熔融充分点,这样加入玻纤后就会摩擦减弱;二如要求表面光泽度高的材料,要适当在玻纤加入口前减弱剪切,使材料减少熔融,加强塑料与玻纤间的摩擦。而强度要求高的螺杆组合在玻纤加入后段要适当减弱剪切(捏合块少或多选择30度与60度捏合块,同时剪切块间试单加长导程);二如要求表面光泽度高的材料,要适当在玻纤加入口后加强剪切。
对于玻纤加入量的测量,可以在线上快测,即测下3分钟玻纤加入的重量A,同一时间再测量出生产出增强塑料的重量B,A/B×100%即为玻纤含量。对于准确的测量方法是在马弗炉中650~750℃燃烧1~2小时,看燃烧完后测量计算其准确含量。