10% 玻纤增强PC的特性

10% 玻纤增强 PC（聚碳酸酯）是通过在 PC 基材中添加 10%（质量分数）的玻璃纤维（Glass Fiber，GF）进行改性的复合材料，其特性在保留 PC 原有优势的基础上，通过玻纤的增强作用实现了力学性能、热性能等多方面的提升，同时也带来了部分工艺特性的变化。以下是其核心特性的详细解析：

一、力学性能：强度与刚性显著提升

1. 拉伸强度与弯曲强度

• 拉伸强度：普通 PC 的拉伸强度约为 65-70MPa，10% 玻纤增强后可提升至 85-95MPa（增幅约 30%），原因是玻纤作为刚性骨架承担了外部载荷，减少了 PC 基体的变形。

• 弯曲强度：从普通 PC 的 90-110MPa 提升至 120-140MPa，抗弯刚度（弯曲模量）从 2.4GPa 增至 3.5-4.0GPa，制品抗形变能力显著增强（如薄壁构件不易弯曲）。

2. 冲击强度：韧性略有下降但仍保持良好

• 缺口冲击强度从普通 PC 的 60-70kJ/m² 降至 40-50kJ/m²（降幅约 30%），因玻纤的加入破坏了 PC 分子链的连续性，导致裂纹扩展更容易；但相比其他玻纤增强材料（如玻纤增强 ABS），PC 的韧性仍具优势，适合需要兼顾强度与抗冲击的场景。

3. 硬度与耐磨性

• 洛氏硬度（R scale）从普通 PC 的 118 提升至 125-130，表面耐刮擦性改善；耐磨性因玻纤的 “骨架支撑” 作用，摩擦系数降低约 20%（与金属接触面时更明显）。

二、热性能：耐热性与尺寸稳定性优化

1. 热变形温度（HDT）

• 普通 PC 在 1.82MPa 载荷下的 HDT 约为 125-130℃，10% 玻纤增强后可提升至 140-150℃（增幅约 15%），高温下的尺寸稳定性显著提高（如电器外壳在长期高温环境中不易变形）。

2. 热膨胀系数（CTE）

• 普通 PC 的 CTE 约为 6.7×10⁻⁵/℃，玻纤增强后降至 4.0-5.0×10⁻⁵/℃（降幅约 30%），与金属（如铝合金）的热膨胀匹配性更好，适合与金属部件组装的场景（减少热应力开裂）。

3. 阻燃性与热稳定性

• 玻纤本身不燃，且能抑制 PC 的热分解，使阻燃等级（UL94）从普通 PC 的 V-2 级提升至 V-1 级（厚度 1.6mm 时）；但需注意：玻纤分散不均可能导致局部热传导不均，反而引发热降解。

三、尺寸精度与成型特性：收缩率降低，刚性增强

1. 成型收缩率

• 普通 PC 的线性收缩率为 0.5%-0.8%，10% 玻纤增强后降至 0.3%-0.5%，且收缩方向性（沿玻纤取向）与垂直方向的差异增大（需在模具设计中考虑浇口位置，避免翘曲）。

2. 刚性与抗蠕变性

• 在长期载荷下，10% 玻纤增强 PC 的蠕变应变比普通 PC 降低约 40%（如 100℃、50MPa 载荷下，1000 小时后的应变从 0.8% 降至 0.5%），适合制作长期承重的结构件（如汽车引擎盖支架）。

四、加工性能：流动性与模具要求变化

1. 熔体流动性

• 玻纤的加入使熔体粘度增加，流动性较普通 PC 下降约 20%，注塑时需提高料筒温度（至 280-310℃）和注射压力（至 100-140MPa），并优化模具浇口设计（如采用扇形浇口，尺寸≥2mm，避免玻纤堵塞）。

2. 模具磨损与制品外观

• 玻纤对螺杆和模具的磨损较普通 PC 更严重，需选用耐磨材质（如淬火模具钢或镀硬铬处理）；制品表面可能因玻纤外露导致粗糙（表面粗糙度 Ra 从 0.4μm 增至 0.8μm），如需高光泽表面，可通过模内涂装或后处理改善。

五、其他特性：耐化学性与电性能

1. 耐化学性

• 耐溶剂性与普通 PC 类似，不耐强酸碱（如浓硫酸、浓硝酸），但玻纤增强后因分子链运动受阻，耐应力开裂性略有提升（如在汽油、机油中更稳定）。

2. 电绝缘性

• 体积电阻率维持在 10¹⁵-10¹⁶Ω・cm，介电常数（1MHz）从 3.0 增至 3.2（因玻纤介电常数高于 PC），适合一般电子电器部件，但高频场景需谨慎使用。

六、10% 玻纤增强 PC 的典型应用场景

• 汽车工业：发动机周边部件（如进气歧管、冷却风扇）、车身结构件（需耐高温和高强度）；

• 电子电器：连接器、插座（需高耐热和尺寸稳定）、散热片（利用玻纤的导热性辅助散热）；

• 机械零件：齿轮、轴承保持架（需耐磨和抗蠕变）；

• 航空航天：轻量化结构件（利用玻纤的增强效果降低重量）。

七、与高玻纤含量（如 30%）的对比（10% 的特性优势）

总结：10% 玻纤增强 PC 的核心优势与局限性

• 优势：在保留 PC 原有韧性和透明性（轻度玻纤增强时透光率约 80%）的基础上，显著提升强度、耐热性和尺寸稳定性，同时加工难度增加有限，性价比高。

• 局限：冲击韧性下降、制品表面质量可能降低、模具磨损加剧，需在设计和加工中针对性优化（如添加增韧剂改善冲击，采用模内抛光提升表面光洁度）。