长玻纤增强TPU的加工成型

长玻纤增强 TPU 的加工成型需兼顾长玻纤长度保留（直接影响增强效果）、TPU 基体熔融均匀性及制品性能稳定性三大核心目标，其加工方法以热塑性成型工艺为主，关键在于通过设备优化和参数控制减少玻纤断裂，同时避免 TPU 降解。以下是主要加工方式、工艺要点及注意事项：

长玻纤增强 TPU 的加工以注塑成型和挤出成型为主，少数场景采用模压成型，不同方法的工艺特点如下：

注塑成型适用于生产汽车部件、电子外壳等复杂形状制品，核心是通过低剪切工艺保留玻纤长度（成型后玻纤平均长度需≥2mm，否则力学性能下降 30% 以上）。

螺杆：需采用低剪切专用螺杆（如屏障型、波状螺杆或分离型螺杆），避免传统通用螺杆的强剪切作用剪断玻纤。螺杆长径比（L/D）推荐 20-25（常规 TPU 注塑螺杆 L/D 为 18-22），压缩比 3-3.5（过大会增加剪切力）。
料筒：需配备独立温控段（3-5 段），确保 TPU 逐步熔融，减少局部过热降解；喷嘴选用大口径（≥4mm）、无死角设计，避免流道狭窄导致玻纤断裂。
模具：流道需短而粗，避免锐角、窄缝（如流道直径≥制品最大壁厚的 1.5 倍），减少熔体流动时的剪切力；排气槽深度控制在 0.03-0.05mm，防止玻纤堵塞排气孔。

温度：料筒温度从进料段到喷嘴逐步升高，通常为 180-220℃（具体取决于 TPU 硬度：邵氏 A90 以下 TPU 取 180-200℃，邵氏 D50 以上取 200-220℃），避免超过 230℃（TPU 易降解，产生气泡或变色）。模具温度 50-80℃（低于纯 TPU 注塑模温，利用玻纤加快散热，减少翘曲）。
螺杆转速：30-60rpm（常规 TPU 注塑为 80-120rpm），低速减少剪切力，若转速过高，玻纤平均长度可能从 3mm 降至 1mm 以下，导致冲击强度下降 50%。
注射速度：中低速（30-50mm/s），高速会增加流道内剪切力，导致玻纤断裂和熔体分层；但需保证熔体充满模具，避免因速度过慢导致玻纤在冷流道中提前凝固。
保压与冷却：保压压力为注射压力的 60%-80%，保压时间比纯 TPU 长 10%-20%（玻纤导热快，需更长时间压实）；冷却时间根据制品厚度调整（1mm 壁厚约 10-15s，5mm 壁厚约 30-40s），避免未充分冷却导致脱模变形。

挤出成型用于生产连续型材（如电缆保护套、工业导轨），需保证玻纤沿挤出方向均匀分布，同时控制制品直线度（减少玻纤取向导致的翘曲）。

挤出机螺杆：选用渐变型低剪切螺杆，压缩比 2-2.5（低于注塑螺杆），螺槽深度较深（增加物料容纳空间，减少剪切）；可加装静态混合器（而非动态混合元件），确保玻纤分散均匀但不被剪切。
机头与模具：流道设计为流线型（无直角、无收缩段），避免熔体在机头内产生湍流导致玻纤断裂；对于管材 / 型材模具，定型套需匹配玻纤增强后的热收缩率（0.3%-0.8%），防止冷却后尺寸偏差。

模压成型多用于生产厚度＞10mm 的大型部件（如设备外壳、缓冲块），通过预浸料或团状模塑料（BMC）成型，玻纤长度保留最佳（几乎无剪切损失）。

玻纤分散性控制：若采用 “TPU 颗粒 + 长玻纤” 物理混合原料，需确保混合均匀（可添加 0.1%-0.3% 硅烷偶联剂改善界面结合）；优先选用长玻纤增强 TPU 预浸粒料（工厂预制，玻纤分散更均匀，加工稳定性更高）。

问题	原因	解决方案
制品力学性能偏低（如冲击强度下降）	玻纤被过度剪切（平均长度＜1.5mm）	降低螺杆转速 / 注射速度；更换低剪切螺杆；增大流道直径
表面玻纤外露（“喷霜”）	TPU 熔体流动性不足，玻纤被推向表面	提高料筒温度 5-10℃；适当加快注射速度（但不超过 60mm/s）；增加模具排气
制品翘曲 / 开裂	玻纤取向不均或内应力过大	优化模具冷却水路（均匀冷却）；增加退火处理（60℃×3h）；降低保压压力 10%-20%
TPU 降解（制品发黄、产生异味）	加工温度过高或物料滞留时间过长	降低料筒温度 10-15℃；清理料筒 / 喷嘴死角；缩短成型周期

长玻纤增强 TPU 的加工需遵循 **“低剪切、控温、保长度”** 原则：

只有满足这些条件，才能使制品的力学性能（如拉伸强度、冲击强度）达到设计值，充分发挥长玻纤增强 TPU 的 “刚柔并济” 优势。