玻璃纤维增强塑料配方设计优化

玻璃纤维增强热塑性塑料（GFTP）已开发出许多品种，如玻璃纤维增强聚酰胺（GF-PA）、玻璃纤维增强聚丙烯（GF-PP）、玻璃纤维增强聚碳酸酯（GF-PC）、玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二酯（GF-PBT）、玻璃纤维增强聚苯乙烯（GF-PS）、玻璃纤维增强聚甲醛（GF-POM）和玻璃纤维增强ABS（GF-ABS）等。在配制这些玻璃纤维增强热塑性塑料时，首先要根据增强塑料品种的不同而进行配方设计。

1.配方设计要点

由于GFTP的品种多，其配方随基体树脂及使用要求而异。玻璃纤维增强聚丙烯（GF-PP）是GFTP中质优价廉的产品，其应用广泛，下面以它为例说明配方设计，其他增强聚合物可以从中借鉴。

GF-PP的主要组成是聚丙烯、玻璃纤维，次要组成是各种添加剂，其中尤以稳定剂和偶联剂最为重要。

（1）聚丙烯树脂 聚丙烯的结构对GF-PP的性能有显著影响：均聚物的刚性和耐热性较高，嵌段共聚物的韧性则优于均聚物；用30%短切玻璃纤维增强的马来酸酐接枝聚丙烯在拉伸强度和弯曲模量方面均较均聚物的高。另外，这些材料的冲击强度随熔体流动速率的降低而提高。因此，根据使用要求可选择熔体流动速率范围为1～20g/10min的聚丙烯。

（2）玻璃纤维 玻璃纤维应选择无碱无捻粗纱或短切原丝，玻璃纤维用量一般为10%～40%，若玻璃纤维含量高，强度和耐热性提高，但对耐碱性不利。

（3）偶联剂 用于GFTP的偶联剂多为有机硅化合物，其烷氧基经水解后可以与玻璃纤维表面的硅羟基结合，所要选择的主要是与硅结合的有机官能团的结构，必须使其与树脂有较强的亲和力。对于聚烯烃，可选用含乙烯基、甲基丙烯酰基及阳离子苯乙烯胺基的硅烷，对于工程塑料（如PA、PC），可选用含氨基、脲基和环氧基的硅烷，而聚苯硫醚（PPS）则可选用含硫醇基的硅烷。

（4）稳定剂 聚丙烯树脂在热氧和光的作用下容易降解，根据使用条件的不同，可加入抗氧剂或光稳定剂。此外，有时还需添加润滑剂及其他改性剂。

2.基本配方实例

GFTP的配方由玻璃纤维和塑料两部分组成，塑料部分以100质量份树脂为基础来表示其他组分，而玻璃纤维和塑料两者之间按质量分数计。

（1）玻璃纤维增强聚丙烯（GF-PP）配方

1）通用GF-PP配方（见表6-44）。

表6-44 通用GF-PP配方

2）长玻璃纤维增强聚丙烯配方（见表6-45）。

表6-45 长玻璃纤维增强聚丙烯配方

（续）

（2）玻璃纤维增强高密度聚乙烯（GF-HDPE）配方（见表6-46）

表6-46 GF-HDPE配方

（3）玻璃纤维增强聚氯乙烯（GF-PVC）配方（见表6-47）

表6-47 GF-PVC配方

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（4）玻璃纤维增强聚酰胺（GF-PA）配方

1）通用GF-PA配方（见表6-48）。

表6-48 通用GF-PA配方

2）阻燃GF-PA配方（见表6-49）。

表6-49 阻燃GF-PA配方

（5）玻璃纤维增强聚碳酸酯（GF-PC）配方

1）通用GF-PC配方（见表6-50）。

表6-50 通用GF-PC配方

2）GF-PC-ABS配方（见表6-51）。

表6-51 GF-PC-ABS配方

（6）玻璃纤维增强热塑性聚酯配方

1）GF-PET配方（见表6-52）。

表6-52 GF-PET配方

2）阻燃GF-PET配方（见表6-53）。

表6-53 阻燃GF-PET配方

3）GF-PBT配方（见表6-54）。

表6-54 GF-PBT配方