玻璃纤维增强尼龙“漂浮纤维”的外观如何？

玻纤增强尼龙出现“浮纤”现象会严重影响制品外观，本文将剖析玻纤外露的原因和提供有效的解决方案。在尼龙中添加玻璃纤维、增韧剂等填料可显著增加材料的力学性能。结果表明随含量的增加，材料的拉伸强度、弯曲强度大幅度地提高，冲击强度则较为复杂。一般情况下，添加30%～35%的玻纤，8%～12%的增韧剂，材料的综合力学性能最佳。但在玻纤增强尼龙注射成型过程中，“浮纤”现象（图1）经常出现。浮纤也叫露纤，即玻璃纤维露在产品表面，比较粗糙，外观上比较难以接受。由于玻纤外露，使得此类产品的应用受到了一定的限制，目前主要应用于一些高强度的结构件。而凡是用加纤材料做外观件的，基本上都是亚光面或蚀纹面（例如电动工具），因为普通加纤料难以做到亮丽的外观。           图1 塑料制件中“浮纤”现象 1玻纤增强尼龙出现“浮纤”现象的原因浮纤形成的原因有很多，最主要原因为以下三种：（1）玻璃纤维与尼龙的相容性差由于塑料熔体在流动过程中受到螺杆、喷嘴、流道及浇口的摩擦剪切力作用，会造成局部粘度的差异，同时又会破坏玻纤表面的界面层，熔体粘度愈小，界面层受损愈严重，玻纤与树脂之间的粘结力也愈小，当粘结力小到一定程度时，玻纤便会摆脱树脂基体的束缚，逐渐向表面积累而外露。（2）玻璃纤维与基料的比重差异在塑料熔体流动过程中，由于玻纤与树脂的流动性有差异，而且质量密度也不同，使两者具有分离的趋势，玻纤浮向表面，树脂沉向内里,于是形成了玻纤外露的现象。（3）喷泉效应尼龙熔体注入型模时，会形成“喷泉”效应，即玻纤会由内部向外表流动，与型腔表面接触，由于模具型面温度较低，质量轻冷凝快的玻纤被瞬间冻结，若不能及时被熔体充分包围，就会外露而形成“浮纤”。因此，“浮纤”现象的形成，不仅与塑料材料组成和特性有关，而且与成型加工过程有关，有着较大的复杂性和不确定性。2针对玻纤增强尼龙出现“浮纤”影响喷涂解决方案在实际生产中，有各种用于改善“浮纤”现象的措施。（1）改善玻纤与尼龙的相容性在成型材料中加入相容性、分散剂和润滑剂等添加剂，包括硅烷偶联剂、马来酸酐接枝相容剂、脂肪酸类润滑剂及一些国产或进口的防玻纤外露剂等，通过这些添加剂来改进玻纤与树脂间的相容性，提高分散相的均匀性，增加界面粘结强度，减少玻纤与树脂的分离，从而改善玻纤外露现象。如研究表明，在基体中添加相容剂，改性后材料（图一右）玻纤在基体中相容性较未添加材料（图二右）明显提高。     图二  改性后（左）与未改性（右）材料表面浮纤情况（2）改善成型工艺条件a.增加充填速度在增加速度之后，玻纤和塑料虽然存在流速不同，但相对于高速射胶而言，这个相对速度差的比例就小了。b.升高模具温度这个作用是最大的，增高模具温度，就是为了减少玻纤和模具接触阻力，让玻纤和塑料的速度差尽量变小。并且让塑料流动时的中间熔融层尽量厚，让两边的表皮层尽量薄，这样就好像光滑的河岸无法留住树枝一样的道理。RHCM就是利用这个原理来做到外观无浮纤的。c.降低螺杆计量段的温度，减少溶胶量这是让塑料和玻纤分离的可能性尽量降低，一般来讲对于浮纤影响最小，在实际操作中效果不大。但是，这个可以很好的解决烧焦。这是因为增加玻纤后，所以很容易堵住排气通道，所以在最后很难排气，并且玻纤在高压高氧气体环境中是很容易燃烧的。（3）模具方面将产品外观面刻意做成亚光面或蚀纹面，减少玻纤外露的视觉反应。