李晓轩

(宁夏睿欣科技发展有限公司，宁夏 银川 750002)

随着我国科学技术的发展与进步，塑料改性加工技术在塑料加工行业已经是十分普遍的通用加工技术。特别在工程塑料的加工应用方面。在汽车制造，家用电器，化工设备，航空航天等领域应用更是愈加广泛。塑料的改性加工有十分多样的方法和应用技术。如：填充改性，共混改性，复合改性，接枝改性等。通过不同的技术手段均能实现人们想需要的塑料功能材料。不断实现材料的多样化、功能化、轻量化，实现工业产品的节能化和优质化。因此，在未来的工业领域，塑料改性功能材料将是替代其他材料的先进的工程材料之一。

在塑料改性加工中，过去玻纤增强改性技术主要应用在工程塑料领域，在通用塑料领域应用玻纤改性的应用并不多见，主要还是以共混改性为主。因此，在通用塑料改性加工领域深入开展更多的加工应用技术研究是当下期待开展的重要工作。

本文主要从连续长玻璃纤维增强改性聚乙烯（PE）功能母粒造粒，利用玻纤增强改性功能母粒添加改性聚乙烯生产聚乙烯管，通过对改性加工的聚乙烯管材性能测试分析研究，总结出在通用塑料领域应用玻纤增强改性技术改善塑料物理力学性能，应用玻纤增强改性新材料开发新产品的方案是可行的。

1 实验部分

1.1 主要原料

主要试验原辅材料见表1。

表1 试验原辅材料清单

1.2 主要实验设备

主要试验设备见表2。

表2 试验设备清单

1.3 玻纤增强功能母粒制备

采用同向双螺杆挤出造粒机，首先通过升温恒温等准备工作，考虑到造粒加纤，需要把过滤板滤网去掉。开启机器，先利用未加玻璃纤维的聚乙烯物料把造粒机开正常。再在设备侧喂料口加入足量的连续玻纤，保证每根纤维均喂入螺杆。玻纤使用前对玻纤用聚乙烯接枝马来酸酐进行预处理。

加纤造粒出料后注意观察粒子直径和粒子长度。保证改性母粒直径在2～3 mm，长度在3～5 mm大小。为保证造粒的密实度，防止造粒加带水分等气体，必须保证造粒排气真空压力在0.02～0.04 MPa. 模头内温度220～230 ℃，挤出机温度210～220 ℃；将连续长玻璃纤维以10～15 m/min的速度牵引输入高温熔体浸润螺杆槽，浸润、挤出造粒、冷却、切粒，烘干、过筛、包装。测定所造粒子玻纤添加量，适当增减玻纤添加速度。保证玻纤添加量符合试验要求。

1.4 玻纤增强聚乙烯功能母粒改性加工聚乙烯（PE）管道样品的制备

利用需要改性的聚乙烯树脂开机生产，使设备处于正常生产状态。利用前面已经制备好的玻纤增强功能母粒添加聚乙烯管道料，实现增强改性功能母粒改性聚乙烯管材的挤出生产。待添加了改性功能母粒的混合物料挤出成管材后截取样品制样，准备实验用。要求准备好未添加功能母粒、30%玻纤含量，40%玻纤含量的管材样品试样条各5～10个。样条尺寸符合哑铃制样机制样尺寸要求。

1.5 样条拉伸试验测试

（1）未添加玻纤增强功能母粒的聚乙烯塑料管材样品拉伸性能测定，详见表3，表4，图1所示。（2）添加30%玻纤增强改性功能母粒的聚乙烯塑 料管材样品拉伸性能测定，详见表5，表6，图2所示。

表3 未添加玻纤聚乙烯管材样品拉伸试验原始数据表

表4 未添加玻纤聚乙烯管材样品拉伸试验数据表

表5 添加30%玻纤聚乙烯管材样品拉伸试验原始数据表

表6 添加30%玻纤聚乙烯管材样品拉伸试验数据表

（3）添加40%玻纤增强改性功能母粒的聚乙烯塑 料管材样品拉伸性能测定，详见表7，表8，图3所示。

表8 添加40%玻纤聚乙烯管材样品拉伸试验数据表

表7 添加30%玻纤聚乙烯管材样品拉伸试验原始数据表

以上试验试验速度：5 mm/min 计算标准：GB/T 1040.2—2006

1.6 不同玻纤添加量聚乙烯冲击能量测定

纯聚乙烯由于韧性很好，冲击能量无法获取，经测定30%玻纤添加量其冲击能量56.8 kJ/m2，40%玻纤添加量其冲击能量51.52 kJ/m2，详见表9，图4所示。

表9 不同玻纤添加量聚乙烯管材样品拉伸试验数据表

2 结果与讨论

2.1 不同玻纤添加量对聚乙烯塑料拉伸强度的影响

通过表9的试验数据和图4可以很清楚的看到玻璃纤维添加量达到30%～40%可以明显提高聚乙烯的拉伸强度。随着添加量的持续增大，拉伸强度增加不再明显变化，几乎趋于稳定。

2.2 不同玻纤添加量对聚乙烯塑料材料弹性模量的影响

通过表9的试验数据和图4可以很清楚的看到玻璃纤维添加量对于聚乙烯塑料材料的弹性模量有较大的影响，随着玻纤添加量的增加材料的弹性模量会持续增加，达到一定的数值。

2.3 不同玻纤添加量对聚乙烯塑料材料断裂伸长率的影响

通过表9的试验数据和图4可以很清楚的看到玻璃纤维添加量对于聚乙烯塑料材料的断裂伸长率影响较大，随着玻纤添加量的增大，材料的断裂伸长率会发生持续降低。达到一定值玻纤改性聚乙烯的脆性会更加明显，几乎与玻纤脆性相当。

2.4 不同玻纤添加量对聚乙烯塑料材料冲击性能的影响

通过1.6款的试验测试，纯聚乙烯由于韧性很好，冲击能量无法获取，经测定30%玻纤添加量其冲击能量56.8 kJ/m2，40%玻纤添加量其冲击能量51.52 kJ/m2。可以发现，随着玻纤添加量的增大聚乙烯材料冲击能量是下降的趋势。这也就说明了为什么不能为了提高材料的强度而无限制地添加玻纤的主要原因。因为提高了强度的同时也降低了材料的韧度，使材料的利用性能变差。