玻纖增強熱塑性塑料，是將玻纖與樹(shù)脂熔融共混形成的。一般的復合材料的兩組分的相容性較好，復合材料的性能便優(yōu)越;而玻纖是無(wú)機化合物，與高分子樹(shù)脂相容性本身就差，直接用做填料，會(huì )影響增強效果。為了取得與熱塑性樹(shù)脂較好的相容性，或者稱(chēng)與樹(shù)脂形成較好的物理相牢固的界面，玻纖必須經(jīng)界面處理劑(偶聯(lián)劑)處理。在生產(chǎn)玻纖增強的塑料材料時(shí)，為了便于加工，常常加入一定劑量的潤滑劑等物質(zhì)。一般地，玻纖增強塑料相對于基體樹(shù)脂，相對密度能增加6-20%;強度、耐熱性等可增加0.5-3倍。

一、玻纖增強材料的特點(diǎn)

在塑料的塑化和注射過(guò)程中，玻璃纖維始終保持著(zhù)固體狀態(tài)不發(fā)生相變，不可避免的阻礙了物料的流動(dòng)，降低了物料的流動(dòng)性。確定工藝條件時(shí)要注意這些問(wèn)題，采取相應的工藝，以免產(chǎn)生充模不足、熔接痕明顯、纖維分布不均等缺陷。

玻纖增強粒子

玻纖增強樹(shù)脂的收縮率一般比非增強的低1/4～1/2，且收縮率隨料流方向的不同而有所不同，沿料流方向的收縮率小，垂直于料流方向的收縮率大，澆口處收縮小，遠離澆口部分的收縮變化大。

受玻纖長(cháng)徑比在樹(shù)脂中含量以及分布等的影響，樹(shù)脂性能不穩定，給加工和產(chǎn)品最終表觀(guān)質(zhì)量和尺寸的均勻性帶來(lái)一定的影響。玻璃纖維易浮于制品表面，使制品表面不光潔，影響制品外觀(guān)。制品的表面光澤與型腔粗糙度、工藝條件有關(guān)，提高物料和模具溫度、合理設置注射速率和注射壓力，通常都有利于提高制品的表面光澤。

玻纖的加入雖然不會(huì )改變塑料的高分子結構，但會(huì )程度不同地改變塑料的物理性能：有些非吸濕性塑料加入玻纖增強后，會(huì )產(chǎn)生吸濕作用，為此，還需在成型之前進(jìn)行干燥。

二、玻纖增強材料模具設計特點(diǎn)分析

熱塑性增強塑料與普通塑料在產(chǎn)品設計及所使用的模具方面既具有相同點(diǎn)，又因增強材料的特性而具有一些不同點(diǎn)。

1.玻纖增強材料對應制品結構分析

塑料制品的各處壁厚都追求均勻化。制品的壁厚設計得均勻，就能夠控制或克服在成型過(guò)程中因為壁厚過(guò)厚而造成的凹陷以及因為冷卻不均而產(chǎn)生的變形(因為壁厚不均造成冷卻不均)等缺陷。對于有特殊用途，而不能達到壁厚一致的情況下，在壁厚尺寸變化部位應采用過(guò)渡尺寸，不宜驟變。

2.玻纖增強材料注塑模具結構分析

(1)澆口位置和數量

模具澆口位置和數量設計合理，可大大降低制品收縮的不均勻性。

玻璃增強材料由于收縮的不一致，還會(huì )造成縱、橫向強度相差近一倍，且熔接線(xiàn)處形成強度差的薄弱環(huán)節[3];玻纖材料制件易出現浮纖，浮纖是纖維表現在塑膠原材表面的現象，浮纖的程度受澆口位置的影響，會(huì )出現表面顏色不均勻的現象，這些現象在體積較大，顏色較深(例如黑色)的制件上體現較明顯。因此設計模具時(shí)，要合理安排澆口數量和澆口位置，才能打出性能一致的制品。

浮纖是出現在沒(méi)有進(jìn)澆口的兩側，造成制品表面顏色不均。無(wú)論怎樣調節工藝參數，也無(wú)法改善此現象。因此，考慮用改變澆口位置和數量來(lái)改善。

加了兩個(gè)進(jìn)澆口之后，它的表面比原本只有兩個(gè)進(jìn)澆口的制品的表面均勻。由此現象可以總結出，進(jìn)澆口的位置和數量影響到玻纖的眾橫取向以及浮纖的出現。

(2)脫模機構

由于玻纖增強材料的收縮率較低，在不宜設置脫模斜度的部位應充分考慮增加脫模力。一般的頂出采用頂桿、頂板或混合式。低收縮率使得包裹型芯的力量較小，在成型時(shí)容易出現粘前模現象，在設計時(shí)要注意克服這一問(wèn)題。以上述制品為例，在未對模具修改前，發(fā)現制品粘前模，無(wú)論如何調整注塑工藝條件，都很難解決這一問(wèn)題。因此，必須對模具進(jìn)行修改。

型芯側面有一排小孔，這一方案是前期試模發(fā)現粘前模后，經(jīng)過(guò)改模加上的，原本模具側面沒(méi)有這些小孔。當模具動(dòng)模上沒(méi)有這些小孔時(shí)，打出來(lái)的制品因為收縮率小，總是粘在前模上，使制品難以脫模;動(dòng)模上加上這些小孔，是為了加大制品對動(dòng)模的黏附力，使制品跟著(zhù)動(dòng)模一起走，防止制品總是粘在前模上。

三、玻纖增強材料成型工藝特點(diǎn)分析

1. 溫度

下表列出了常用玻纖增強材料的使用溫度。

從表1可以總結出：加了玻纖的材料的加工溫度一般比沒(méi)加玻纖增強的材料的使用溫度高10-20℃。

2.注射工藝、保壓參數的設定

使用玻纖材料的模具，最值得注意的是注射壓力和注射速度。這兩個(gè)因素直接影響制品的表觀(guān)質(zhì)量和尺寸要求。一個(gè)制品表面存在一排亮點(diǎn)，而另一個(gè)則不會(huì )存在這種現象。

兩個(gè)制品的射出工藝參數的變量只有注射壓力。可見(jiàn)壓力對制品的表觀(guān)質(zhì)量影響很大。注射壓力過(guò)大就會(huì )在制品表面產(chǎn)生亮點(diǎn)，減小壓力。但是注射壓力小，制品的尺寸就會(huì )減小。因為客戶(hù)既要求表觀(guān)質(zhì)量也對尺寸有偏差范圍的控制。所以最后，也只能再通過(guò)修改模具來(lái)改善這個(gè)現象。

另外，保壓壓力和時(shí)間的設定可以防止熔體倒流，又可以調整模腔內熔體的密實(shí)程度。適當的保壓可以提高制品質(zhì)量。文中所舉圖例，使用的材料是PA/GF，由于PA/GF的粘度低、流動(dòng)性較好(容易產(chǎn)生倒流)，所以制品成型后需要提供保壓。

四、玻纖材料常見(jiàn)其他缺陷分析及解決方法

玻纖材料注塑出來(lái)的制品經(jīng)常存在脆、易斷的現象(特別是小產(chǎn)品)。其原因可能是玻纖材料在注塑加工過(guò)程中受損了。因而為了防止玻纖損傷及取向，應嚴格控制注射壓力與速度。

據觀(guān)察，玻纖增強材料的制品很容易出現熔接痕，影響熔接痕強度的主要因素如下：①相匯融的熔體的相容性;②相匯融處熔體的壓力。雖然相匯融處的熔體的壓力可通過(guò)注塑工藝進(jìn)行有效的調節;但相匯融材料的相容性受玻纖含量的影響，玻纖含量的高低及玻纖在復合材料中的分散性是決定因素。這些因素就要在選購材料時(shí)進(jìn)行處理了。

五、總結

目前已廣泛使用的纖維增強熱塑性材料有增強聚酰胺類(lèi)、增強聚烯烴類(lèi)、增強聚苯乙烯類(lèi)、增強聚甲醛、增強PBT、增強ABS、增強PC等等。熱塑性增強材料的眾多優(yōu)點(diǎn)，促使了應用領(lǐng)域的拓展，廣泛應用于汽車(chē)工業(yè)、電器、電機、紡織配件及特殊用途等。

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