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短玻纖雙向增強pp管的研發

發布者:admin 時間:2019/2/20 14:53:53
利用傳統常規的塑料管材擠出模生產的管材,軸向強度遠比周向強度高。但從管材受內壓的實際使用情況來看,通過單元體受力分析可知,管材周向應力約為軸向應力的z倍,因而造成了塑料管材性能分配極其不合理,形成材料的極大浪費雖然玻璃纖維等增強材料可大幅度提高聚合物復合材料的強度、模量及耐熱性能,但將這些增強材料加人聚合物中如果仍采用傳統常規的管材擠出模,則其主要增強的還是管材的軸向強度為了改善管材薄弱的周向強度,剪切控制擠管模f=1、旋轉擠出擠管模P-l等新型擠管模具應運而生,不少還取得了較好的效果。但這些模具在增強管材周向強度的同時,軸向強度卻未得到改善,有的甚至有所減弱:不過也有研究表明,口模牽伸等單向拉伸流場能夠提高管材的軸向強度。

    我們綜合以上構想,利用自行設計制造的雙向復合應力場擠管模,生產出管材的軸向和周向拉伸強度均得到增強的低含量(僅3%)短玻纖增強HDPE/PP管材;本文即對該管材的研制及其強度改善效果進行初步探討;

1擠出模具

    擠出模具為管材模,管材內徑30 mm.外徑35 mm物料在擠出過程中順序通過周向剪切應力場和軸向拉伸應力場。在剪切應力場中,芯棒上的旋轉套轉動對物料產生沿周向的剪應力,旋轉套轉速可進行調節;從剪切段進入口模段的圓環形流道斷面尺寸不斷縮小對物料產生沿軸向的拉應力塑料熔體在流經這2個應力場時依次受到周向剪切作用和軸向拉伸作用后通過口模而成形為管材。

2擠出工藝

    從加料斗到口模的各區段擠出溫度分別為:100,180,210,200和180,其中口模溫度為170剪切應力場的溫度在170210℃可調。擠出時螺桿轉速為20 r/min,周向剪切套轉速在0一25 r/min可調。

3 試樣制備及測試方法

    從管材上分別截取圓環形周向強度測試試樣和直條形軸向強度測試試樣,拉伸試驗在機械式拉力試驗機(IJ-SOOC)上進行,拉伸速度為50 mm/min

    利用剪切拉伸雙向復合應力場擠管模裝置可生產出軸和周向強度同時得到增強的含量短玻纖增強HDPE  PP管材:裝置中的軸向拉伸應力場可小幅提高管材的軸向拉伸強度,裝置中的周向剪切應力場較好地改善了管材的周向拉伸強度、管材的周向拉伸強度大體上隨著剪切應力場中剪切套轉速的增大而提高:管材的軸向拉伸強度除在剪切套剛開始轉動時有些降低外,隨后也是隨著剪切應力場中剪切套轉速的提高而得到提高,并最終得增強。
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