Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 55

Единственное отличие – отсутствие какого-либо процента волокон длиннее 0,15 мм. Укорочение длины стекловолокна в зависимости от времени перемешивания от 0 до 40 минут в расплаве полипропилена было выполнено на реометре. Превращение исходной нити длиной 3 мм в короткие разорванные фрагменты в конечном соединении происходило за счет двух перекрывающихся во времени процессов. Сначала пучки прядей филаментируются в отдельные волокна. Исследование показало значительную деградацию волокна на этом этапе. Чем выше концентрация стекла, тем быстрее это происходит. Отдельные волокна далее разбиваются на мелкие фрагменты в результате напряжения сдвига в расплаве. Это взаимодействие волокна с расплавом было подтверждено продолжающимся уменьшением длины волокна со временем перемешивания при очень низкой концентрации стекла. Увеличение вязкости смолы полипропилена показывает сильное уменьшение длины волокна при 40% содержании стекла. При низкой концентрации волокон (2%) и высокой скорости течения расплава полипропилена (12 г / 10 мин) только половина волокон разрывается за 2 мин. Влияние скорости вращения ротора смесителя от 15 до 90 об / мин на конечную длину волокна незначительно при содержании стекла 40%. При содержании стекла 2% длина волокна уменьшается с увеличением скорости вращения ротора.

Также подтверждено, что скорость вращения шнека не влияет на конечную длину волокна, поскольку все волокна разрушаются до конечной длины при достаточном времени перемешивания. В двухшнековом экструдере область измельчающего диска является наиболее важной для эффективности компаундирования. Отклик крутящего момента, давления и температуры полипропиленовой смолы на скорость шнека, температуру цилиндра и коэффициент заполнения были измерены в этой области в вращающемся двухшнековом экструдере. Температура смолы увеличивается с увеличением скорости вращения и температуры цилиндра, но не зависит от коэффициента заполнения. Крутящий момент и давление увеличиваются с увеличением коэффициента заполнения, но уменьшаются с увеличением температуры ствола. При смешивании 10% стекловолокна с полипропиленом средняя длина волокна уменьшается в зависимости от места нахождения и скорости вращения. Всего за 60 секунд все волокна были сломаны. Распределение длины волокна очень мало меняется при изменении температуры цилиндра, коэффициента заполнения и количества стекловолокна от 5 до 15%. Комбинированный коэффициент скорости вращения, времени пребывания и напряжения сдвига являются определяющими условиями для контроля конечной длины волокна после компаундирования.

Было опубликовано множество статей, в которых измерялась плоская и трехмерная ориентация стекловолокна в деталях, полученных литьем под давлением. Для прямоугольных изделий исследовали зависимость ориентации волокна от содержания стекла и скорости впрыска. Волокна становятся более выровненными по мере продвижения потока от затвора к середине потока и до тех пор, пока не будет сформирован фронт потока. В этом случае волокна становятся более хаотичными из-за эффекта фонтанирования. Ориентация волокон аналогична для пластин толщиной 1 и 2,54 мм. Однако при толщине 5,08 мм поток уже не является однонаправленным. При высокой скорости впрыска в это толстое образование все волокна выравниваются в направлении, перпендикулярном плоскости потока. Предел прочности на растяжение уменьшается с увеличением области сердцевины в образце. Вязкость разрушения 30% армированного стекловолокном полипропилена исследуется с шестью различными геометриями затвора и по расположению образцов. Вязкость увеличивается с направлением течения расплава. Наибольшее значение находится на конце стенки полости из-за наличия более высокого процента волокон, ориентированных перпендикулярно направлению заполнения.

Угловые детали, а также детали со смещением от центра дают более высокие значения ударной вязкости, чем формованное изделие с центральным краем, что является стандартной практикой для любых испытательных стержней. Вязкость разрушения в поперечном направлении выше от образца, расположенного ближе к стенке полости, чем от центра образования. Это связано с тем, что волокна располагаются параллельно стенкам. В поперечном направлении ударная вязкость ниже по сравнению с угловым элементом и смещенным от центра элементом, и все значения выше, чем в направлении потока. Модуль упругости пластин, полученных литьем под давлением, имеет тот же эффект ориентации волокон, что и 20 и 40% стекловолокна в полипропилене. В нормальном направлении модуль упругости при растяжении наиболее высок в конце заполнения. Для образцов, параллельных направлению впрыска, центр пластин имеет самый низкий модуль упругости, что опять-таки демонстрирует сильную ориентацию на стенке полости. Подробное исследование прочности на разрыв изделий из композита полипропилен-стекловолокно также было представлено и более подробно будет обсуждаться дальше.