短玻纖雙向增強(qiáng)pp管的研發(fā)

    利用傳統(tǒng)常規(guī)的塑料管材擠出模生產(chǎn)的管材，軸向強(qiáng)度遠(yuǎn)比周向強(qiáng)度高。但從管材受內(nèi)壓的實(shí)際使用情況來看，通過單元體受力分析可知，管材周向應(yīng)力約為軸向應(yīng)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(fèi)雖然玻璃纖維等增強(qiáng)材料可大幅度提高聚合物復(fù)合材料的強(qiáng)度、模量及耐熱性能，但將這些增強(qiáng)材料加人聚合物中如果仍采用傳統(tǒng)常規(guī)的管材擠出模，則其主要增強(qiáng)的還是管材的軸向強(qiáng)度為了改善管材薄弱的周向強(qiáng)度，剪切控制擠管模f=1、旋轉(zhuǎn)擠出擠管模P-l等新型擠管模具應(yīng)運(yùn)而生，不少還取得了較好的效果。但這些模具在增強(qiáng)管材周向強(qiáng)度的同時(shí)，軸向強(qiáng)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(qiáng)度。

    我們綜合以上構(gòu)想，利用自行設(shè)計(jì)制造的雙向復(fù)合應(yīng)力場擠管模，生產(chǎn)出管材的軸向和周向拉伸強(qiáng)度均得到增強(qiáng)的低含量(僅3%)短玻纖增強(qiáng)HDPE/PP管材;本文即對該管材的研制及其強(qiáng)度改善效果進(jìn)行初步探討;

1擠出模具

    擠出模具為管材模，管材內(nèi)徑30 mm.外徑35 mm物料在擠出過程中順序通過周向剪切應(yīng)力場和軸向拉伸應(yīng)力場。在剪切應(yīng)力場中，芯棒上的旋轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動(dòng)對物料產(chǎn)生沿周向的剪應(yīng)力，旋轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)速可進(jìn)行調(diào)節(jié);從剪切段進(jìn)入口模段的圓環(huán)形流道斷面尺寸不斷縮小對物料產(chǎn)生沿軸向的拉應(yīng)力塑料熔體在流經(jīng)這2個(gè)應(yīng)力場時(shí)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(qū)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(yīng)力場的溫度在170210℃可調(diào)。擠出時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速為20 r/min，周向剪切套轉(zhuǎn)速在0一25 r/min可調(diào)。

3 試樣制備及測試方法

    從管材上分別截取圓環(huán)形周向強(qiáng)度測試試樣和直條形軸向強(qiáng)度測試試樣，拉伸試驗(yàn)在機(jī)械式拉力試驗(yàn)機(jī)(IJ-SOOC)上進(jìn)行，拉伸速度為50 mm/min

    利用剪切拉伸雙向復(fù)合應(yīng)力場擠管模裝置可生產(chǎn)出軸和周向強(qiáng)度同時(shí)得到增強(qiáng)的含量短玻纖增強(qiáng)HDPE  PP管材:裝置中的軸向拉伸應(yīng)力場可小幅提高管材的軸向拉伸強(qiáng)度，裝置中的周向剪切應(yīng)力場較好地改善了管材的周向拉伸強(qiáng)度、管材的周向拉伸強(qiáng)度大體上隨著剪切應(yīng)力場中剪切套轉(zhuǎn)速的增大而提高:管材的軸向拉伸強(qiáng)度除在剪切套剛開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有些降低外，隨后也是隨著剪切應(yīng)力場中剪切套轉(zhuǎn)速的提高而得到提高并增強(qiáng)。