塑料的收缩率是指塑料制件在成型温度下尺寸与从模具中取出冷却至室温后尺寸之差的百分比。影响塑料收缩率的因素有：塑料品种、成型条件、模具结构等。收缩率最大的为氟类塑料，最高可以达到6%左右；收缩率次大者为低密度聚乙烯，收缩率最大可以达到5%。以PP树脂为例，其收缩率范围为1.8%～2.5%。晶须增强塑料的收缩率比玻璃纤维增强塑料更低。进行表面处理的填料，对收缩率影响效果更大。......
2023-06-26
增强改性塑料的性能及影响
【摘要】：经增强改性后的塑料称为增强塑料。经增强的热塑性塑料，其性能得到改善。但增强聚酰胺的流动性较差，因而在注射成型时，其注射压力、速度和料筒温度应适当提高。经玻璃纤维增强后可明显提高耐疲劳强度，改善应力开裂性。增强聚碳酸酯的其他力学强度及耐热性均有较大幅度提高，成型收缩率进一步减小。但增强聚碳酸酯的冲击韧度有所降低，制品失去透明性。增强的热塑性塑料对成型性有不利的影响。
塑料增强改性的目的是改善塑料的力学性能、电性能及热性能等。所用的增强剂有玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、硼纤维、石墨纤维、玻璃微珠及高强度的热塑性塑料等。近年来又发展了以无机物晶须和合成纤维作为增强剂，但一般以玻璃纤维为主。经增强改性后的塑料称为增强塑料（RP）。
1.增强塑料的优越性
1）提高了力学性能。如拉伸强度、弯曲强度、疲劳强度、抗蠕变性、刚度和表面硬度等，其力学性能达到甚至超过普通钢。其比强度达到甚至超过了合金钢。
2）改善了热性能。如提高了热变形温度，降低了线胀系数，提高了热导率，改善了阻燃性等。
3）降低了吸水性，提高了尺寸稳定性。
4）改善了电性能，抑制应力开裂等。
增强塑料制件改善了电性能，抑制了应力开裂，但是增强塑料制件接缝强度和光泽性、透光率有所降低，有些增强塑料的力学性能、成型收缩率和线胀系数会出现不同程度的方向性。
如果塑料的配方和增强剂的品种、纤维长度、含量等的不同，增强效果就不同。在生产中是根据使用性能要求和成型加工的需要及制造的可能性选择适当的塑料配方及增强剂的。
2.增强塑料的类型
（1）热固性增强塑料 热固性增强是以树脂、增强剂和其他添加剂组成，其中树脂作为粘结剂。可制成增强塑料的热固性树脂有酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、不饱和聚酯等。增强剂的品种规格很多，多数是采用玻璃纤维，一般质量分数为60%。其他添加剂有调节黏度的稀释剂、玻璃纤维表面处理剂，还有改进流动性、降低收缩性、提高光泽度和耐磨性等的各种填料着色剂等。
经增强的热固性塑料，冲击韧度等力学性能大为提高，使用性能得到改善，见表2⁃42。但成型性能发生了不利的变化，主要表现在流动性下降，压缩比增大，收缩率小，也有方向性，制件容易产生熔接不良、变形、翘曲等缺陷，不易脱模。因此，应注意控制成型温度和压力、注意加压方向的选择、注意模具结构设计（如加大加料腔、脱模斜度以及型芯、推杆的强度），还应注意制件的结构工艺性设计。
表2⁃42 玻璃钢与某些金属的性能比较
（2）热塑性增强塑料 热塑性增强塑料一般由树脂、增强剂及其他添加剂所组成。目前常用的树脂有聚酰胺、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯、线型聚树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚砜和聚芳酯等。增强剂一般为玻璃纤维，其含量一般为20%～40%。经增强的热塑性塑料，其性能得到改善。
1）增强聚酰胺。增强聚酰胺是增强塑料中应用最广泛的一种。未增强的聚酰胺耐热性不高，热稳定性较差，吸水性较大，制件的尺寸稳定性不够好等。经玻璃纤维增强后的聚酰胺，其力学性能、尺寸稳定性、耐热性等明显得到提高，耐疲劳强度是未增强的聚酰胺的2.5倍，抗蠕变性能也大幅度增强。热变形温度大为提高，如未增强的聚酰胺热变形温度为66℃，经30%长玻璃纤维增强后，其热变形温度高达216℃；线胀系数显著减小，尺寸稳定性大幅度提高，在尺寸精度上可以得到与金属材料接近的制件。但增强聚酰胺的流动性较差，因而在注射成型时，其注射压力、速度和料筒温度应适当提高。
2）增强聚碳酸酯。聚碳酸酯的耐疲劳强度低，在使用中容易产生应力开裂等现象。经玻璃纤维增强后可明显提高耐疲劳强度，改善应力开裂性。未增强的聚碳酸酯的疲劳强度一般为7～10MPa，而加入20%玻璃纤维后，其疲劳强度可达40MPa。增强聚碳酸酯的线胀系数降到一般轻金属水平，因而带有金属嵌件的聚碳酸酯制件在注射成型时，金属嵌件与塑料在冷却时由于收缩不一致而产生的应力大大减小。增强聚碳酸酯的其他力学强度及耐热性均有较大幅度提高，成型收缩率进一步减小。但增强聚碳酸酯的冲击韧度有所降低，制品失去透明性。
3）增强聚甲醛。聚甲醛是一种良好的工程材料，但其热稳定性较差，容易老化。而增强聚甲醛的强度、刚度、热变形温度、抗蠕变能力、耐老化性等大大提高，如含有25%玻璃纤维的增强共聚甲醛与增强前的相比，强度和刚度分别提高了2倍和3倍。但用玻璃纤维增强的聚甲醛，由于玻璃纤维沿流动方向上取向，在成型时易造成流动方向与垂直于流动方向上的性能和收缩率存在差异，从而导致制件的翘曲和变形。为了克服这种缺陷，采用玻璃微珠增强聚甲醛，虽然影响了强度提高的幅度，但其刚度、热变形温度仍有较大提高，成型收缩率和变形却大为减小。
增强玻璃纤维的取向在增强聚酰胺、增强聚碳酸酯、增强聚丙烯等塑料中同样存在这类问题。
以上三种增强塑料是以玻璃纤维为增强剂的情况，如果采用其他增强剂，则可以达到各具特点的增强目的。例如，碳纤维增强聚四氟乙烯，使其压缩强度、耐蠕变性及在水中的耐磨性均得到大幅度提高。又如，ABS塑料增强聚苯醚可以大幅度提高其抗冲击能力等。
增强的热塑性塑料对成型性有不利的影响。塑料的流动性下降，异向性明显。在加工中脱模不良，模具磨损增大。纤维表面处理剂易挥发成气体，等等。这些影响在成型工艺及模具设计中应加以注意，并采取相应措施予以解决。
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2023-06-26
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