尼龍PA增強改性加長玻纖和短玻纖的區別？

尼龍（PA）增強改性中，長玻纖（Long Glass Fiber, LGF）和短玻纖（Short Glass Fiber, SGF）是兩種主要的技術路線，它們在性能、應用和加工方式上有著顯著的區別。

下面我將從多個維度詳細解釋它們的區別。

核心摘要

• 短玻纖（SGF）：像“鋼筋混凝土中的碎石”，分散在基體中，主要提供剛度和強度，但各向異性明顯，脆性較大。

• 長玻纖（LGF）：像“鋼筋混凝土中的鋼筋網”，在基體中形成三維網絡結構，不僅能提供更高的剛度和強度，還能極大地改善韌性和抗沖擊性能，各向異性更小。

詳細對比

深入解讀

1. 性能差異的根本原因：纖維長度與“臨界長度”

玻璃纖維增強的原理是將應力從較弱的塑料基體傳遞到高強度的纖維上。要實現有效的應力傳遞，纖維必須足夠長，這個最小長度被稱為“臨界長度（Critical Length）”。

• 短玻纖：在注塑過程中，螺桿的強剪切力會將大部分纖維剪斷至遠低于臨界長度。這意味著許多纖維無法充分發揮其增強作用，主要起到“填充”效果，因此對韌性和抗沖擊的提升有限。

• 長玻纖：其初始長度遠大于臨界長度。即使在加工過程中部分斷裂，最終保留在制品中的平均長度仍然大于臨界長度。這使得纖維能夠充分發揮其強韌的特性，像無數根微小的鋼筋一樣，有效地承載和分散應力，從而表現出極高的沖擊強度和抗蠕變性。

2. 各向異性

• SGF：在熔體流動過程中，短纖維很容易完全沿著流動方向取向，導致順著流動方向的強度很高，而垂直方向的強度則主要依靠基體本身，兩者差異巨大，導致零件容易翹曲和不均勻收縮。

• LGF：長纖維在流動過程中會部分取向，但同時也會發生纏繞和搭接，形成更復雜的網絡結構。這種結構使得性能在各個方向上更加均衡，減少了因取向帶來的內應力和翹曲變形，尺寸穩定性極佳。

應用領域

• 短玻纖（SGF）尼龍：

  • 適用于對強度、剛度要求一般，對成本敏感的結構件。

  • 典型應用：電動工具外殼、風扇葉片、齒輪、軸承、線圈骨架、汽車發動機周邊部件（如蓋罩）等。

• 長玻纖（LGF）尼龍：

  • 適用于承受高載荷、高沖擊、需要良好尺寸穩定性的“以塑代鋼”關鍵結構件。

  • 典型應用：

    • 汽車：前端模塊、車門模塊、保險杠防撞梁、儀表盤骨架、電池托架、座椅骨架。

    • 體育休閑：滑雪板、滑雪靴扣、自行車車輪、頭盔。

    • 工業：貨叉、皮帶輪、齒輪、高壓泵殼、無人機機臂。

    • 家電：洗衣機滾筒、升降機部件。

總結如何選擇

• 選擇短玻纖（SGF） when：

  • 預算有限，追求成本效益。

  • 需要提升材料的剛性、強度和熱變形溫度。

  • 產品受力不大，對抗沖擊和韌性要求不高。

  • 零件結構簡單，不易翹曲。

• 選擇長玻纖（LGF） when：

  • 產品需要承受高沖擊載荷或反復載荷（耐疲勞）。

  • 對零件的尺寸穩定性和低翹曲性要求極高。

  • 需要替代金屬件，要求材料具有接近金屬的力學性能（強且韌）。

  • 應用環境復雜，要求材料具有優異的耐蠕變性能（長期承壓不變形）。

希望這個詳細的解釋能幫助您完全理解兩者的區別！