長玻纖增強PET切片的制備 

　采用自制的長玻璃纖維浸潤裝置，以PET樹脂浸漬長玻璃纖維，經(jīng)切粒后得到長度為6 mm的長玻璃纖維增強PET預(yù)浸料切片，然后在一定溫度下熱處理。 

　長玻纖增強PET切片的注塑成型 

　將上述熱處理的切片按表1的工藝條件注塑成型，注塑后的樣條置于干燥器中待用。 

　長玻纖增強PET復(fù)合材料性能測試 

　性能測試包括力學(xué)性能測試(拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度)及熱變形溫度測試，其測試方法均按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 

　長玻纖增強PET的注塑條件 

　纖維長度分布的測定 

　將注塑樣條經(jīng)燒蝕去除基體樹脂后，將纖維分散到1％的丙三醇水溶液中，滴數(shù)滴懸浮液在載玻片上，干燥后，將載玻片放在OLYMPUS BH2一UMA光學(xué)顯微鏡下觀察，經(jīng)計算得出數(shù)均纖維長度L 及重均纖維長度。

　掃描電鏡(SEM)觀察 

　采用日本電子株式會社JSM一5600LV型掃描電鏡觀察長纖增強PET注塑樣條的斷面形貌。 

　結(jié)果與討論 

　玻纖用置對長玻纖增強PET復(fù)合材料力學(xué)性能的影響 

　玻纖用量對長玻纖增強PET復(fù)合材料拉伸強度和彎曲強度的影響 

　是玻纖用量對長玻纖增強PET復(fù)合材料拉伸強度和彎曲強度的影響。從圖1可看出，隨著玻纖用量的增加，其拉伸強度不斷增大；當(dāng)玻纖用量達(dá)50％ 時，注塑樣條的拉伸強度比玻纖用量為20％ 時的提高了約22％ 、而且玻纖用量在20％ ～50％ 之間時，每增大10％ ，其拉伸強度平均提高7％。復(fù)合材料的彎曲強度也隨著玻纖用量的增加而不斷增大。當(dāng)玻纖用量達(dá)5O％ 時，復(fù)合材料的彎曲強度可達(dá)292MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出采用熔融浸漬法生產(chǎn)的同類產(chǎn)品。 

　玻纖用量對復(fù)合材料沖擊強度和彎曲彈性模量的影響 

　圖2是玻纖用量對復(fù)合材料沖擊強度和彎曲彈，陛模量的影響。從圖2可看出，在玻纖用量為40％時，長玻纖增強PET復(fù)合材料的沖擊強度最大，但繼續(xù)增加玻纖用量，沖擊強度反而下降。界面的完整理論認(rèn)為：一般情況下，當(dāng)復(fù)合材料受到外加載荷時，產(chǎn)生的應(yīng)力在復(fù)合材料中的分布是不均勻的，在界面的某些結(jié)合較強的部位常會集中比平均應(yīng)力高許多的應(yīng)力、界面的不完整性和缺陷同樣也會引起界面的應(yīng)力集中。界面的應(yīng)力集中首先會引起應(yīng)力集中點的破壞，形成新裂紋，并引起新的應(yīng)力集中，從而使界面?zhèn)鬟f應(yīng)力的能力下降。玻纖的大量加入，破壞了PET樹脂的均一性，形成了更多的應(yīng)力集中區(qū)，當(dāng)材料受到?jīng)_擊時，應(yīng)力集中區(qū)首先受到破壞； 因此， 沖擊強度不是簡單的隨著玻纖用量的增加而增大，而是在某一用量時達(dá)到最大值。 

  從圖2還可看出，隨著玻纖用量的增加，其彎曲彈性模量不斷增大。其中，玻纖用量為50％時復(fù)合材料的彎曲彈性模量比玻纖用量為20％時提高了一倍多。 

　眾所周知，在纖維增強復(fù)合材料中，纖維主要起承載作用；因此，一般來說，基體中纖維的含量越高，其增強效果越顯著。綜合實驗結(jié)果及實際材料的制備工藝考慮，玻纖用量介于40％ ～50％之間較為適宜。 

　長玻纖增強PET復(fù)合材料的力學(xué)性能比較 

　長玻璃纖維增強PET復(fù)合材料的力學(xué)性能比較 

　表2對自制的長玻纖增強PET復(fù)合材料的力學(xué)性能與商品化的采用熔融浸漬法生產(chǎn)的同類產(chǎn)品進(jìn)行了比較。 

  由表2可看出，與相同玻纖用量的采用熔融浸漬法生產(chǎn)的長纖增強PET商品相比，本實驗產(chǎn)品的拉伸強度提高了20％，彎曲強度提高了7％ ，而沖擊強度提高了27％ ，這主要得益于基體樹脂與玻纖之間形成的良好的界面粘合。 

　玻纖用量對制品中玻纖長度分布的影響 

　理論上講，長纖維的增強效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于短纖維。對界面強度相等、纖維長度不同的增強體系而言，纖維長度越長，纖維與樹脂的界面粘結(jié)力就越大，樹脂所受的負(fù)荷就能很好地傳遞給纖維，因此復(fù)合材料的強度也就越高。從復(fù)合材料斷口形貌也可以看出(見圖3)，斷口拔出的纖維很長，需要消耗越多的拔出功。由于纖維需要承受來自基體的載荷，因此，長度增加，承受的載荷越大。 

　表3 不同玻纖用量的長纖增強PET復(fù)合材料注塑樣品中的纖維長度 

　表3是不同玻纖用量的PET復(fù)合材料注塑樣條中纖維的長度及其分布。表3可以看出，隨著玻纖用量的增加，纖維的平均長度呈下降的趨勢。這主要是由于隨著纖維用量增加，纖維之間、纖維與機(jī)械及纖維與樹脂之間的摩擦增大，纖維的磨損也隨之增加。本實驗的復(fù)合材料注塑樣品中的纖維平均長度明顯低于文獻(xiàn)-5’6 J中長纖增強復(fù)合材料的纖維平均長度。這有兩方面的原因：第一，原始纖維長度較小，僅為6mm；第二，由于注塑設(shè)備限制，注塑采用了短纖增強復(fù)合材料的條件。但由本工藝制備的長纖增強PET的力學(xué)性能仍優(yōu)于熔融浸漬法制備的長纖增強PET。 

　復(fù)合材料的界面性能研究 

　復(fù)合材料要求纖維與基體材料之間能夠形成具有一定結(jié)合強度的界面。適當(dāng)?shù)慕缑娼Y(jié)合強度不僅有利于提高材料的整體強度，更重要的是便于將基體所承受的載荷傳遞給纖維，以充分發(fā)揮其增強作用。從圖3各斷面的SEM照片可以看出，包埋在樹脂中的單根玻璃纖維表面均覆蓋有一層基體樹脂，這可能是由于玻纖與樹脂間在長玻纖增強PET制備過程中已發(fā)生了化學(xué)接枝，形成了良好的界面、從而使應(yīng)力能夠通過界面有效傳遞，并使材料的力學(xué)性能明顯提高。 

  長玻纖增強PET注塑樣條斷面的SEM照片 

  結(jié)論 

　1)采用本文提出的工藝方法能夠制備出具有良好的界面粘合性及力學(xué)性能優(yōu)良的長玻纖增強PET復(fù)合材料。 

  2)玻纖用量對長玻纖增強PET的力學(xué)性能有一定的影響， 當(dāng)玻纖用量在40％ ～50％之間時，其綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳。 

  3)長玻纖增強PET注塑樣條中，玻纖長度隨纖維用量的增加而有所降低.