填充剂有白垩、滑石粉、长或短的玻璃纤维、无机矿物质、碳纤维及玻璃珠等。经纤维填充的塑料在流动加工后也产生取向,使塑料所有性能具有各向异性。
高黏度塑料在流动中会发生复合组分的分离和沉淀。在高剪切力下,填料会脱粘,着色剂会凝结或变色。
塑料中添加玻璃纤维GF、矿物填料和一些无机染料,如氧化钛(TiO2钛白)和氧化铬(Cr2O3绿铬),不但会磨损注射机螺杆,还会磨损热流道装备,特别是喷嘴顶部、浇口、针尖和阀针等磨损明显。PA66经GF增强的塑料熔体有特别强的磨损作用,应该使用专门抗磨的喷嘴、可替换的针尖和浇口环等零件。
注射模塑塑料常充填的添加剂是各种填料、短纤维和长纤维,这些都会使流动熔体的黏度增大。聚氯乙烯注塑料添加增塑剂和润滑剂,能改善其熔体的流动性。
(1)填料 塑料中的填料不但填充了空间,降低成本,而且改善了塑料的某些物理和力学性能。常见的填料有碳酸钙、陶土、钛白粉和石英粉等。
填料的加入,一般会使聚合物熔体的流动性降低。填料对熔体流动性的影响与填料粒径大小和颗粒的形状等有关。粒子小的填料,分散时所需能量较多,加工时流动性差,但制品的表面较光滑,机械强度高。反之,粒子大的填料,其分散性和流动性都较好,但制品表面粗糙,机械强度下降。此外,填充的聚合物熔体的流动性还受众多因素的影响,如填料的类型及用量、表面处理剂的类型、填料与高聚物基体之间的界面作用等。(www.xing528.com)
(2)短纤维 短玻璃纤维增强塑料必须是在熔融状态,经注射加工后才能模塑成制品。但是,在注射流动过程中,纤维充填会增加塑料的黏度,而且纤维的运动状态决定了固化后制件中纤维的取向。近几年来,注射加工纤维的取向研究和控制已取得很大进展,已经能用计算机技术预测纤维的取向。
熔融态的玻璃纤维增强塑料在流动时呈现剪切和拉伸应力状态。纤维含量的增加会提高液态物料的黏度,而且比未充填的聚合物呈现更大的非牛顿性。纤维充填塑料的取向比纯聚合物更明显。
黏流态的纤维增强塑料在注射模的流道和型腔间隙中流动时,会因流程的几何形状和尺寸改变直接影响到流动状态,从而改变纤维在熔体中的取向。例如,在流动方向上的截面收敛时,取向会加剧。反之,流动方向上的截面扩展时,会使短纤维转向,甚至会使纤维的取向与流动方向垂直。
在计算机模拟分析时,可以先做增强塑料熔体流动速度场的有限元分析,再做纤维的运动分析,进而预测纤维的取向过程。要根据纤维的长度和直径之比,以及纤维在聚合物中的浓度,建立起低浓度、中等浓度和高浓度的复合体系的流变模型。
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