材料性能与应用
咸贵军1X 益小苏2 卢晓林1 潘 颐1
(1 浙江大学高分子复合材料研究所，杭州310027)
(2 先进复合材料国防科技重点实验室,81信箱3分箱，北京100095)
利用自行研制的玻纤增强聚丙烯预浸装置制备了长玻纤增强聚丙(L GFRP )粒料，并利用普通注塑机成型了长玻纤增强聚丙烯试样。研究了模具和注塑工艺对注塑试样拉伸强度的影响。实验发现，对注塑成型的平板试样，其拉伸强度具有位置分布，边缘处的拉伸强度高于中间部位。对哑铃形试样，所用模具的浇口尺寸越大，试样的拉伸强度就越高。 注塑温度(从200℃～250℃
)对注塑试样的拉伸强度影响较小。较低速度注塑试样的拉伸强度要高于高速注塑试样。关键词：注塑成型 拉伸强度 长玻璃纤维增强聚丙烯
长玻璃纤维增强粒料主要应用在力学性能比短切
玻璃纤维粒料要求更高的场合，具有较重要的应用前景〔1〕。研究其注塑成型工艺与性能的关系受到越来越多的重视〔2〕。本文主要分析注塑成型模具及工艺对这种复合材料注塑制件内纤维的长度、取向以及纤维的分布的影响，以及它们对制件拉伸强度的影响〔3〕。
1 实验部分
实验设备(注塑机，电子拉力机)，试验原料(GF ,
聚丙烯，接枝马来酸酐PP (PP -MAH )
。
图1 试样尺寸及切割方式
钢架连栋大棚
Fig 1Sample size and cutting fasion a -哑铃形试样;b -平板试样
模具为哑铃形与平板形两种，模具厚度均为
4mm 。哑铃形模具的点浇口尺寸分为13.2mm 2和3.0mm 2两种，喷嘴直径为5mm 。平板形模具为衣架形结构，浇点尺寸为25mm 2。两种试样的尺寸如图1所
示。平板形试样切割成4mm ×10mm ×150mm 的条
状试样。
2 结果与讨论
2.1 平板形试样拉伸强度分析
lncrna引物设计长玻璃纤维增强聚丙烯试样的截面具有明显的皮芯结构，皮层内的纤维主要沿注塑方向取向，芯层内的纤维主要垂直于注塑方向取向(图2)，因此，在注塑方向上，皮层强度要高于芯层。当从平板试样上
切样时，边缘处试样的皮层部分占截面的百分比要高于芯层部分的切样，所以边缘处样条的拉伸强度要远高于平板中间部分切下的样条。同理，哑铃形试样截面中皮层所占的百分比要高于平板试样边缘处的样条，因此其强度也要高于边缘处切下的样条(表1)
热流道分流板
。
图2 垂直于注塑方向截面的光学显微照片
Fig 2Micrographs of sections perpendicular to injection direction
a -皮层;
b -芯层
第28卷第4期2000年7月 塑料工业
CHINA PLASTICS INDUSTR Y Vol 28No 4J uly 2000
X 作者简介：咸贵军，男,1972年生，博士研究生，主要从事复合材料界面的表征与改性，以及连续/长纤维增强热塑性树脂基复
合材料的制备加工和应用开发。
表1 L GFRP 注塑试样的拉伸强度(PP 2MAH 用量为PP 的8%)
Tab 1Tensile strength of L GFRP injected sample (PP -MAH content was 8%of that of PP )
试样形式和切样位置平板中间
平板边缘
哑铃试样
拉伸强度/MPa
51.2
栓剂模具68.4
84.4
2.2 界面处理和浇口尺寸对哑铃形试样拉伸强度的
影响
在试验中发现，纤维表面处理方式不同及PP 2
MAH 用量发生变化情况下，大浇口尺寸注塑试样的强度均高于小浇口尺寸的注塑试样，如图3,4所示。这应该是因为模具浇口尺寸变大，在注塑过程中，纤维与浇口间的剪切作用降低，使试样内纤维的长度增加。可见，在模具设计时，模具的浇口应尽可能地大一些，这将有利于注塑件拉伸强度的提高
。
图3 PP 2MAH 用量及模具浇口尺寸对材料
拉伸强度的影响(哑铃形试样)
Fig 3E ffect of PP -MAH content and runner sizes
on tensile strength for dumb bars
1-宽浇口;2—
窄浇口
图4 纤维表面处理及注塑模具浇口尺寸对材料拉伸
强度的影响(哑铃形试样)
Fig 4E ffect of fiber treatments and runner size
on tensile strength for dumb bars V1-KH550处理;V2-KH570处理;V3-KH550与KH570复合处理
2.3 注塑温度对拉伸强度的影响
注射温度(200～250℃
)对注塑试样拉伸强度的影响较小，随着注塑温度的增加，拉伸强度缓慢升高，当注射温度超过230℃时，材料的拉伸强度缓慢下降(图
5)。对不同的模具浇口尺寸，注射温度对试样拉伸强度的影响相似，最佳注塑温度都大约在230℃附近
。
图5 注射温度对拉伸强度的影响(哑铃形试样)
Fig 5E ffect of injection temperature on tensile strength for dumb bars
1-宽浇口;2-窄浇口
2.4 注射速度对拉伸强度的影响
关大泵(低速塑化、注射)条件下注塑的试样，其拉伸强度要高于正常速度注塑的试样(图6)。这可能是因为在慢速注射过程中，纤维同螺杆、螺筒以及喷嘴浇口间的磨损作用以及纤维同基体间的剪切作用都比较小，使注塑试样内纤维的长度较长。同时，由于注塑过程中剪切作用较低和充模时间较长(可使剪切应力得到松弛)，使试样内的残余应力也比较小。
退火处理对关大泵条件下注塑试样拉伸强度影响
较小(图6)，这个结果也证明了该条件下注塑试样内的残余应力较小
。
图6 注射速度对试样拉伸强度的影响
Fig 6E ffect of injection speed on tensile
strength for the dumb bars
a -正常注塑;
b -关大泵;
c -退火处理及正常注塑;
d -退火处理及关大泵
3 结论
1 平板形状注塑试样的拉伸强度具有位置分布,
试样边缘处的拉伸强度高于试样中间。2 哑铃形试样注塑模具的浇口尺寸越大，相应试样的拉伸强度就越高。
3 注塑温度对注塑试样的拉伸强度影响较小，而
塑化与注塑速度对拉伸强度的影响较大，拉伸强度随
・03・塑 料 工 业2000年
注塑速度的增大而降低。
参考文献
1 Luecke A.Kunststoffe plast europe ,1997,87(3):2792283
2 Skourlis T P ,Mehta S R ,Chassapis C ,et al.Poly Eng Sci ,
1998,38(1):79289
3 Mitta R K ,Gupta &Sharma V.Comp Sci Tech ,1988,31:295
(本文于2000-03-12收到)
E ffect of Injection Moulding Condition on T ensile Strength of Long G lass Fiber R eiforced PP
Xian Guijun Y i Xiaosu Lu Xiaolin Pan Y i
(Institute of Polymer Composite ,Zhejiang University )
Y i Xiaosu
(National K ey Lab of Advanced Composite )
Abstracts
Using an impregnation/pultrusion device developed at our laboratory ,long glass fiber reinforced polypropylene (L GFRP )pellets were produced.Test bars were injection molded by a conventional injection machine.Effects of injec 2tion moulds and injection parameters on tensile strength were studied.For the molded plate samples a position 2depen 2dent tensile strength was found.The tensile strength at the plate edge was found higher than that at the plate middle.For the molded dumb samples ,tensile strength increased with the runner size ,and decreased with the injection speed both monotonously.The injection temperature had less effect on the tensile strength in the range from 200℃to 250℃.
K eyw ords :Injection Moulding Tensile Strength Long G lass Fiber Reinforced PP
(上接第22页)
(2)高精度要求的型腔尺寸可用(3)1(8)1(12)1(14)式设计计算型面的初加工尺寸，加工精度定为IT8级；试模后精修余量可用(6)1(11)1(13)1(15)式
确定，精修精度定为IT6级。这样可保证满足高精度塑件的生产要求。
参考文献
1 李江平1模具制造,1999,(7):40
2 成都科技大学，北京化工学院，天津轻工学院1塑料成型模
具1北京：中国轻工业出版社,1992,92
3 奚永生1精密注塑模具设计1北京：中国轻工业出版社,
1997,52
石墨冷凝器(本文于1999-12-21收到)
Design C alculation of Injection Mould C avity for Precision Injection Moulding
Li Jiangping
(Dept of Material ,Guangdong Polytechnic University )家具附件
Abstracts
Factors had effects on the precision of prectision plastics parts were studied ,methodd for improving the design of the mould and raising the precision of the part were proposed ,and calculating method for the mould cavity dimension was derived ,which were of benefit to the production of precision plastics part.
K eyw ords :Design and Calculation Method Mould Cavity Dimension Precision Plastics Part
Precision Injection
Mould
・
13・第28卷第4期咸贵军等：注塑条件对长玻璃纤维/聚丙烯材料拉伸性能的影响
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