塑料制品如何增强，增韧？

塑料物理改性的方法有三种，除了高分子材料与高分子材料在相容剂协助下的共混改性外，还有以纤维与高分子材料的增强改性，以及以价格低廉的无机矿物质为填充剂的填充改性。二乙基次膦酸铝适合尼龙PA6的增强阻燃。增强改性后得到塑料同各种纤维的复合材料其目的是为了提高塑料制品的强度和力学性能。虽然填充改性后得到的无机矿物质同塑料的复合材料，也起到增加制品硬度、刚性，甚至提高拉伸和冲击强度的作用，但其主要目的在于降低制品的价格和成本。为了提高纤维和无机矿物质同塑料的相容性，应当对各种纤维用偶联剂进行表面处理，对填充剂也应进行表面处理，可以提高各种纤维的增*果，减少各种纤维和填充剂的用量。塑料制品如何增强，增韧？下面我们针对部分塑料的增强，增韧配方作简单介绍。

配方1：连续碳纤维（CF）增强尼龙PA6的配方和生产

原料为：PA6（日本宇部，1013B牌号）、聚丙烯腈基碳纤维(T300，直径7μM，北京化工大学)、抗氧剂1010(北京市化学工业研究院)、钛酸酯偶联剂（NDZ102，南京曙光化工集团有限公司）、液体石蜡（北京益利精细化学品有限公司）。可使用长度为4mm的短CF，也可使用长度为8~10mm的长CF，用量分别为PA6的3%、10%和15%。经一定浓度双氧水氧化处理的聚丙烯腈基碳纤维、经预先干燥后冷却的PA6，再配合、抗氧剂1010(0.3%质量分数)、偶联剂NDZ102(0.5%质量分数)，润滑剂液体石蜡（0.5%质量分数)，搅拌均匀，挤出造粒后可注射成型。质量分数15%短CF增强PA6的弯曲强度为194.5MPa，长CF（质量分数15%）为228.1MPA，而纯的PA6仅为152.6MPa。增强PA6的硬度，短CF增强PA6为77HS，长CF增强PA6为79HS。一般情况下，CF增强PA6复合材料的拉伸强度、弯曲强度、硬度随CF含量的提高而增加，而冲击强度、吸水率和线膨1.4改善塑料制品强度和韧性的方法21胀系数随CF含量的提高而下降。长CF 比短CF的增*果更好。

配方2：玻璃纤维增强PA6用于机械零部件的生产

PA6是一种重要的工程塑料，在生产轴承套、齿轮、泵叶轮、密封件等方面广泛地应用。PA6一般使用质量分数30%以下的玻璃纤维增强。经过玻璃纤维的增强改性，PA6具有高的强度。例如，上海赛璐珞厂生产的FR201、FR301、SG301是20%玻璃纤维和30%玻璃纤维增强的PA6，它们具有高刚性、高强度、尺寸稳定性好的特点，阻燃性UL94V0级，广泛用于汽车零部件、纺织器件和运动器件等的生产。PA6中增添玻璃纤维的量在30%以下时，随玻璃纤维量的增加，拉伸强度、刚性、弯曲强度，甚至冲击强度都可以提高；但是当玻璃纤维含量超过30%后，随玻璃纤维填充量的增加，上述物理性能变化不大，冲击强度反而有所下降。对于增强改性，主要材料是玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维以及各种高聚物纤维（如PET、尼龙、维尼龙等纤维）等。如果在纤维表面涂覆各种偶联剂（如钛酸酯、铝酸酯、硅烷偶联剂)，添加量为各种纤维用量的0.3%~0.7%，在80~90℃下搅拌均匀，即可在纤维表面涂覆一层，以提高各种增强用纤维同塑料的相容性，更好地发挥出纤维在塑料中的增强作用。无碱玻璃纤维用质量分数1.5%的硅烷偶联剂表面处理后，当其含量低于质量分数30%时，对于PA6/玻璃纤维（GF)的增强系统，随GF的增加复合材料的综合性能显著提高，拉伸强度达到175MPa，冲击强度达9kJ/m²；当GF的质量分数达到50%时，PA6/GF系统的拉伸强度可达234MPa，弯曲强度达349MPa，缺口冲击强度高达313J/m。CF是高强度纤维，当CF在复合PA6/CF系统中占到质量分数20%时，拉伸强度提高3倍，冲击强度也很快提高。但由于CF价格太高且易氧化，所以在实际使用中受到一定限制。

配方3：玻璃纤维（GF）增强增韧PP的配方和性能

PP是通用塑料之一，密度小、易加工、耐化学腐蚀性好、电绝缘性好、强度高。但PP成型收缩率大，对缺口敏感，不能耐0℃以下的低温，冲击强度低，尤其不耐低温冲击，因此玻璃纤维增强PP得到了广泛的应用。原料为：共聚PP（EPS30R，中国石油独山子石化公司)、POE(牌号8200，美国Dow化学公司生产的聚辛烯乙烯共聚物弹性体)、抗氧剂1010(北京化工三厂)、玻璃纤维（ESC13-3-508，长度3mM，浙江省桐乡市巨石集团有限公司)、八溴醚（BA-59P)、SB,0，（连云港海水化工有限责任公司)、硅烷偶联剂（KH570，丹阳晨光偶联剂有限责任公司)、钛酸酯偶联剂（NDZ-101，南京曙光偶联剂有限责任公司)。将八溴醚和Sb,0，用一定量的钛酸酯偶联剂处理，处理后按配比加人到PP中，同时再加人其它材料，用高速混合机混合；然后将用硅烷偶联剂处理的玻璃纤维，从挤出机侧喂料口加人，这样有利于与PP和阻燃剂混合均匀。挤出机（同向平行双螺杆挤出机，SHJ30，南京杰恩特机电有限公司生产)各段温度为：190℃/195℃/200℃/200℃/210℃/200℃/190℃(机头)，螺杆转速为250r/min，物料熔融共混并挤出造粒，粒子经烘干后供注射或挤出成型用。

配方4：刚性无机粒子增强增韧PP

刚性无机粒子来增强和增韧PP的研究正在展开。有研究以EPDM和POE作为弹性体软壳结构，而以滑石粉作为刚性粒子的硬核，树脂基体为PP，采用一种新的填充母粒法来生产“核-壳”粒子，结果在PP基体中分布界面模糊的“硬核-软壳”（“核-壳”结构）。这种结构复合材料的加工性能优良，达到了增韧增强的目的。还有研究用纳米CaCO3同时分散在 PP和EPDM中形成三元复合材料（纳米CaCO3的平均粒径25.2nm，北京化工大学超重力工程研究中心）。上述三元复合材料，当纳米CaCO3含量达到三元复合物总量的20%时，缺口冲击强度达到60kJ/m²，分别是PP/纳米CaC0，二元体系的15kJ/m²和PP/EPDM二元体系的20kJ/m²的3倍和2倍。这是由于纳米CaCO3和EPDM形成“沙袋”结构，彼此有良好的协同效应的结果。纳米粒子用于增强增韧聚合物的生产过程中，为了防止纳米粒子产生团聚现象，可采用具有高剪切力的超高速混合机，进行有效的分散处理。PP填充选用的刚性粒子，主要是CaCO3、硫酸钡、滑石粉、云母、高岭土、硅灰石等。纳米粒子有优异的表面和体积效应，可作为实现刚性粒子增韧增强聚合物的重要途径。使用偶联剂处理刚性粒子，有利于刚性粒子在基体树脂中的分散和防止团聚可提高刚性粒子对基体树脂的增韧增强作用。