长玻纤增强ABS的加工成型

长玻纤增强 ABS（Long Glass Fiber Reinforced ABS，LGF-ABS）的加工成型需兼顾 ABS 树脂的热塑性特性与长玻纤（长度通常 > 1mm）的分散性、取向性要求，其工艺难点在于避免玻纤断裂并保证材料均匀性。以下是其主要加工成型方法及关键技术要点：

一、注塑成型：最常用的成型工艺

1. 设备与模具要求

注塑机：

螺杆长径比（L/D）建议≥20:1，压缩比 1.8-2.5，采用渐变式螺杆以增强混炼效果；
射嘴孔径需加大（φ6-8mm），避免玻纤堵塞，料筒内壁需耐磨（如镀硬铬）。

模具：

流道设计为短粗型（梯形或圆形），减少玻纤剪切；浇口宜用扇形或点浇口（直径≥3mm），避免熔体流动阻力过大；
模具温度控制在 60-100℃，提高熔体流动性并降低内应力。

2. 工艺参数控制

参数类别	推荐范围	关键作用
料筒温度	220-260℃（前段）、240-270℃（中段）、230-250℃（后段）	确保 ABS 充分熔融，避免玻纤氧化（温度超过 270℃易导致玻纤强度下降）。
熔体温度	240-260℃	低于 240℃时熔体黏度高，玻纤分散差；高于 260℃时 ABS 易分解，产生气泡。
注射压力	80-120MPa	高压保证充模完整，避免短射；但过高压力会加剧玻纤断裂（建议保压压力为注射压力的 60%-70%）。
注射速度	中速（40-60mm/s）	高速注射会增加剪切热，导致玻纤断裂；低速则可能造成充模不完整。
冷却时间	20-40s	厚壁制品需延长冷却时间（≥30s），避免脱模后变形；冷却介质温度 20-30℃。

3. 关键技术难点与解决方案

玻纤断裂问题：

原因：螺杆剪切、浇口狭窄处的高剪切速率。
解决：采用低剪切螺杆（如销钉式螺杆）、加大浇口尺寸、降低注射速度。

表面玻纤外露：

原因：熔体流动时玻纤取向导致表面富集。
解决：提高模具温度（≥80℃）、增加保压压力、表面涂覆相容剂（如 EMA 接枝物）。

二、挤出成型：适用于型材、管材等连续生产

1. 设备与工艺特点

挤出机：

采用双螺杆挤出机（平行或锥形），长径比≥30:1，配置多段式混炼单元（如捏合块），确保玻纤均匀分散；
机头设计为流线型，减少死角导致的物料滞留。

工艺参数：

料筒温度 210-250℃，熔体压力 5-10MPa，挤出速度 1-3m/min；
长玻纤需通过侧喂料装置加入（避免从料斗直接喂入导致玻纤团聚）。

2. 应用场景

生产汽车保险杠骨架、电子设备外壳型材、工业用管材等截面规则的部件。

三、模压成型：适用于大型、厚壁制品

1. 工艺步骤

预成型：将长玻纤与 ABS 粒料按比例混合，制成片材（GMT）或坯料；
加热软化：在模具中加热至 220-250℃，保持 5-10min；
加压成型：施加 10-30MPa 压力，保压 10-20min，冷却后脱模。

2. 优势与局限

优势：玻纤取向可控，制品力学性能均匀，适合生产汽车底盘大尺寸部件（如电池盒支架）；
局限：生产效率低，模具成本高，不适合复杂结构件。

四、反应注塑成型（RIM）：特殊工艺

1. 工艺原理

将 ABS 预聚体与长玻纤（预处理偶联剂）在高压下混合注入模具，通过化学反应固化成型。

2. 特点

玻纤长度保留率高（>80%），制品冲击强度比传统注塑高 30% 以上；
适用于生产大型、高载荷部件（如航空座椅框架），但设备投资大，工艺复杂。

五、二次加工与后处理

1. 机械加工

钻孔、切削时需使用硬质合金刀具（如碳化钨），切削速度≤100m/min，避免玻纤磨损刀具；
加工后需清理表面玻纤毛刺，可采用超声波清洗或溶剂擦拭。

2. 表面处理

喷涂：先进行火焰处理或底涂（如环氧底漆），增强涂层附着力；
电镀：需先进行粗化处理（如铬酸蚀刻），解决 ABS 与金属镀层的结合力问题。

3. 退火处理

成型后在 80-100℃烘箱中保温 2-4h，消除内应力，减少尺寸变形（尤其对于精度要求高的部件）。

六、加工过程中的关键注意事项

原料干燥：

ABS 含水率需≤0.05%，长玻纤需提前烘干（100-120℃，2-4h），避免成型时产生气泡。

玻纤偶联剂：

使用硅烷类偶联剂（如 KH-550）处理玻纤，改善与 ABS 的界面相容性，提升力学性能。

废料回收：

边角料可破碎后少量回用（≤10%），但多次回收会导致玻纤长度缩短，性能下降。

总结：工艺选择与优化方向

长玻纤增强 ABS 的成型核心在于平衡 “玻纤保留长度” 与 “材料流动性”：注塑成型因效率高、适应性广成为首选，但需通过设备改造（如耐磨螺杆）和工艺调整（低剪切参数）减少玻纤损伤；挤出与模压成型适用于特定结构件，而反应注塑等特殊工艺则用于高端领域。未来，随着在线混合技术（如长玻纤直接喂入注塑机）的发展，加工效率与材料性能将进一步提升。