長玻纖增強尼龍66技術難在哪裏？

隨著己二腈國產化、尼龍66產能釋放，尼龍66價格將長期下行，為長玻纖增強尼龍66在複合材料大規模應用創造了條件，但是，目前，長玻纖增強尼龍66生產技術在國內還是空白，並未形成規模生產，國內的長玻纖增強尼龍66市場主要由美國、日本等國家的公司占領。
技術難在哪裏？
尼龍66 (PA66)具有良好的機械性能、耐熱性、耐磨損性、自潤滑性、一定的阻燃性、易於加工等優點。但是PA66的吸濕性強，尺寸穩定性差，限製了其應用。為了得到強度更高的尼龍66工程材料，要對其進行玻纖增強改性。
長玻纖增強尼龍66 (LGFR-PA66)的力學性能明顯比短玻纖增強尼龍66 (SGFR-PA66)好，成型加工性能也好，可以通過注塑及壓縮模塑等多種成型方法進行成型，也可以成型複雜構件，隨著尼龍66成本降低，因此，長玻纖增強尼龍66能廣泛應用於建材、航天、電子器件、家具等領域，特別是在汽車行業應用市場廣闊。
短玻纖：長度小於6mm，橫截麵是圓形，在材料中分布無序，各向異性。
長玻纖：長度在6-25mm之間，在材料中有序分布，各向同性。
但是長玻纖增強尼龍66與短玻纖增強尼龍66生產工藝不同，短玻纖增強尼龍66粒料在螺杆和料筒摩擦剪切的作用下，玻纖絲束被切碎，得到的是玻纖單絲長度約0.5mm的短玻纖增強尼龍66粒料，最終製品中部分玻纖單絲的長度低於增強的臨界長度，製品受力時玻璃纖維易從尼龍66基體抽出，玻璃纖維的強度並未充分發揮，產品力學性能不高。
長玻纖增強尼龍66具有更好的增強效果和尺寸穩定性，所製造的產品剛性、抗拉、抗彎、耐衝擊性及耐疲勞性能更好，使用壽命更長，可應用於結構部件。但在實際生產中，長玻纖增強尼龍66材料注塑成型工藝卻不如短玻纖工藝成熟。其主要原因是短玻纖增強尼龍66粒料熔體流動性較好，工藝參數範圍更寬，易於控製，製品外觀質量較好。
采用長玻纖增強尼龍66粒料進行注塑成型時，由於纖維長度較長，熔體流動性變差，長玻纖在型腔內容易折斷，注塑成型過程中容易出現浮纖、分層等現象，注塑成型工藝難以控製，製得的產品表麵質量差、產品容易變形。
工藝：技術開發的核心
目前長玻纖增強尼龍66主要采用熔融浸漬法生產，浸漬工藝對浸漬效果的影響，是穩定高效生產LGFR-PA66粒料的核心。
在長玻纖增強熱塑性塑料的成型加工過程中，玻纖受螺杆的剪切而變短，注塑工藝參數各因素的變化對長玻纖增強尼龍66性能和結構產生很大影響。
影響LGFR-PA66 複合材料力學性能的主要因素是注塑成型工藝參數，即壓力、時間和溫度等。壓力主要指注射壓力、塑化壓力和保壓壓力；溫度主要指熔體溫度、模具溫度；時間指保壓時間、注射速度、冷卻時間等。這些工藝參數影響玻纖殘留在製品中的長度，即影響LGFR-PA66複合材料的力學性能。
注塑工藝參數中，提高溫度能增大樹脂的流動性，從而減小了玻纖與樹脂之間的作用力，減小玻纖長度的斷裂程度；提高螺杆轉速能增大玻纖與樹脂之間的作用力，容易引起玻纖的斷裂；增大背壓也會增大玻纖與樹脂之間的作用力，甚至可能將玻纖與玻纖之間的樹脂擠掉，增大了玻纖與玻纖之間碰撞摩擦的可能，從而使玻纖斷裂變短。
由此，注塑工藝開發，並對工藝參數的優化，得到最佳成型工藝參數，就能得到力學性能相對較好的長玻纖增強尼龍66製品。
浸潤劑：提高浸潤速度
玻纖成束時，需要對其表麵進行浸潤處理，浸潤劑可以更好地與尼龍樹脂結合，使尼龍樹脂更好的包覆每一根玻纖單絲。浸潤劑是由成膜劑、偶聯劑、潤滑劑、抗靜電劑等多種物質組成。從生產成本與安全考慮，一般配成5%-10%的水溶液。
浸潤劑中最重要的成分就是偶聯劑。采用偶聯劑對玻璃纖維進行表麵處理，偶聯劑在無機物和聚合物之間，通過物理的纏繞式進行某種化學反應，形成牢固的化學鍵，從而使兩種性能大不相同的材料緊密結合起來，增強界麵性能。這種偶聯劑及品種對纖維和樹脂的複合起著至關重要的作用，決定了纖維與樹脂結合的質量和複合材料的綜合性能。
偶聯劑除了氨基或者環氧開環與酰胺基團形成化學鍵合之外，烷氧基也可以與酰胺基形成氫鍵，更好地與尼龍樹脂結合，使尼龍樹脂更好的包覆每一根玻纖單絲。
成膜劑是浸潤劑中最重要組分，對玻璃纖維的加工性能及玻璃鋼製品性能起著決定性的影響，環氧樹脂與聚醋酸乙烯、脲醛、酚醛、聚酯，聚氨酯等合成樹脂被用作成膜劑。
國外先進浸潤劑配方中，潤滑劑及抗靜電劑往往合為一體，采用有機金屬化合物、有機無機相結合的納米級材料應用於玻璃纖維浸潤劑。浸潤劑還需要提高長玻纖與尼龍66的浸潤速度，提高熔體的流動性，增大浸漬速度，提高浸漬效果，與尼龍66結合力更強，浸潤劑用量更少。
設備：開發專用 夯實工藝基礎
PET、PBT、聚丙烯、聚苯硫醚、聚甲醛等大多數材料的增強都采用雙螺杆熔融混合的工藝，長玻纖增強尼龍66複合材料，在混合時纖維不會被螺杆折斷，纖維的長度被最大化保留，所以，長玻纖增強尼龍66不采用傳統的雙螺杆熔融混合工藝，需要開發專用螺杆機。若要進一步提高玻纖長度增大製品強度，則需要對設備進行改進，增大螺杆螺槽的寬度和深度，增大螺杆的壓縮比，以進行長度更大的浸漬料的注塑。
纖維在製品中的長度，遠遠高於雙螺杆擠壓工藝生產的產品，使用專用的注塑機，能最大程度保證纖維的長度，即保證了產品的性能和質量。
尼龍66長玻璃纖維增強生產過程是塑料熔體從擠出機進入浸漬模頭，經過預熱的連續玻璃纖維在張力牽引下穿過浸漬腔，浸飽塑料熔體後從口模拉出，經冷卻後切粒包裝。通過對浸漬、注塑設備和模具改良優化，結合注塑工藝使長玻纖材料流動時的剪切作用降低，長玻纖進入模具型腔時不易折斷，所生產的產品具備良好的抗疲勞性能、剛性及抗衝擊強度。
高性能長玻纖增強尼龍66開發是浸潤劑樹脂、偶聯劑、玻璃纖維、尼龍66、浸漬設備、螺杆機、注塑機等多個要素相互作用、協同發力的創新生態係統，而這些要素分屬不同行業，彼此缺乏了解，缺乏溝通，難以雙向互動推動、互促互融，往往難以開發出難以製造出合適的產品。
唯有加強各行業的橫向聯合，才能開發出長玻纖增強尼龍66新材料，為規模化應用創造條件。

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