對當前尼龍66隔熱條中玻璃纖維增強的思考

　　【中國幕墻網】　1　引言

　　1.玻璃纖維增強的尼龍66隔熱條的界定

　　1.1　玻璃纖維增強的尼龍66隔熱條的概念

　　20 世紀70年代初世界石油危機的發生，引起了世界各國對節約能源的重視。隔熱條在上世紀六十年代初誕生于德國，經過十多年的研究探索，PA66GF25 被公認為最佳的隔熱條產品基質，綜合性能遠優于其他材料基質，且近幾十來年均無變化。在歐洲，隔熱條產品的生產已有四十多年的歷史，技術工藝成熟，在歐洲市場的隔熱條均為優質產品。鋁合金型材的隔熱技術應勢而生，并在歐美等發達國家得到了廣泛的應用。

　　用玻璃纖維增強的尼龍66隔熱條近幾年從國外引進到我國的新產品，而隔熱鋁合金型材又分為兩大類：一類是穿條式，一類是澆鑄式。目前市場上的玻璃纖維增強的尼龍66隔熱條在隔熱鋁門窗超過80%是采用穿條式隔熱鋁合金型材，因此，這一類隔熱鋁合金門窗是市場上的主導產品，玻璃纖維增強的尼龍66隔熱條在隔熱型材應用中正以驚人的速度發展，2011年玻璃纖維增強的尼龍66隔熱條市場用量可達二十億米以上。

　　1.2　玻璃纖維的涵義

　　玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料。英文原名為：glass fiber 。成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝。最后形成各類產品，玻璃纖維單絲的直徑從幾個微米到二十幾米個微米，相當于一根頭發絲的 1/20-1/5 ，每束纖維原絲都有數百根甚至上千根單絲組成，通常作為復材料中的增強材料，建筑材料、汽車材料、電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等，廣泛應用于國民經濟各個領域。

　　2　選用玻璃纖維增強的原因

　　2.1　選用玻璃纖維增強的理由

　　尼龍66是性價比很高的工程塑料,具有較高的機械強度和很好的耐熱性。但尼龍66本質是合成的有機高分子材料,它也具有高分子材料本身固有的特性,即材料蠕變特性。所謂的蠕變性就是指塑料材料在一定的外應力作用下，其形變隨時間增加而增加的現象。未經增強改性的尼龍66是不可能直接做成隔熱條使用的。如果真的采用未經增強改性的尼龍66,我們可以想象在窗框和玻璃重量作用下，這種純尼龍66隔熱條將會隨時間延長而逐漸變形，所造成的后果將不堪設想。

　　為了抑制尼龍66的蠕變性可加入多種填充物進行改性,國內外的實驗已經證明,在所有增強填充物中玻璃纖維對蠕變的抑制效果是最好的! 其次經玻璃纖維增強后的尼龍66在強度、剛性和熱變形溫度方面都有大幅度提高，如加入(25±2.5)%玻璃纖維增強的尼龍66比抗張強度可達1500以上，這與硬鋁或合金鋼的比抗張強度(1500-1600)相當，真正實現了隔熱條與鋁合金在力學性能上的匹配。此外純尼龍66的線膨脹系數是7*10-5K-1，這一數值是鋁合金的近三倍，而加入(25±2.5)%玻璃纖維增強后尼龍66線膨脹系數可降至(2.5～3)* 10-5K-1,與鋁合金的線膨脹系數非常接近，這樣就避免了由于熱脹冷縮作用導致隔熱條從型材間脫落的危險。無數實驗已證明，在尼龍66所用增強填充物中唯有玻璃纖維增強的尼龍66才有可能達到與鋁合金相同的線膨脹系數!

　　雖然玻璃纖維的加入能大幅提高或改善尼龍66的諸多性能,但其不利影響也是顯而易見的:玻璃纖維的加入使尼龍66原有的光滑表面變的粗糙,從而影響到產品的表面質量;另外玻璃纖維對加工設備的磨損十分嚴重,大大增加了機器方面的損耗費用。因此玻璃纖維增強尼龍66隔熱條的生產技術是一項高端技術,目前國內能完全掌握該生產技術的廠家并不多。

　　2.2　使用劣質玻璃纖維或其它填充物的危害

　　現在市場上多個廠家在銷售尼龍66隔熱條,它們都聲稱其中的填充增強物為玻璃纖維,可經檢測發現事實并非如此: 有的完全采用廉價的礦物(如碳酸鈣、滑石粉等)進行填充，見圖1;這類礦物填充除了帶來成本降低之外,對隔熱條其它性能(如強度、線膨脹系數等)的改善極為有限;有的采用大部分礦物與少量或劣質玻璃纖維混合填充的辦法進行增強,殊不知玻璃纖維含量如達不到一定程度其增強作用會大打折扣;還有更假的非但填充增強物不能保證是玻璃纖維,連尼龍66都要在里面添加一些如聚丙烯,聚醋酸乙烯等之類的非工程塑料;用低成本的隔熱條來替代玻璃纖維增強尼龍66隔熱條。

　　由于線膨脹系數與鋁合金的線膨脹系數相差甚遠，而且其強度低、耐熱性差、抗老化性能差等許多缺陷，導致制成的隔熱門窗在實際安裝使用，會由于熱脹冷縮的原因會造成劣質隔熱條在鋁型材內出現松動，輕則導致窗體松動、變形，破壞門窗的氣密性和水密性等，重則造成窗體整體松散、脫離等，并在建筑中留下嚴重的安全隱患!

　　圖1 礦物填充的情況

　　3　玻璃纖維長度、分布和在隔熱條中的取向問題

　　3.1　玻璃纖維長度及分布對隔熱條性能的影響

　　在國外隔熱條生產企業通常直接選購已改性的高纖尼龍66母料，50%增強尼龍66等助劑，按比例混合后直接通過單螺桿擠出成型。但是，由于成本及不同形狀隔熱條對復合材料加工流動性能的特殊要求，國內廠家更多傾向于隔熱條專用的玻璃纖維增強尼龍66復合改性材料。通過雙螺桿造粒改性工藝，采用玻璃纖維分散技術和螺桿螺紋套組合技術，使玻璃纖維均勻分散于復合材料中，來確保力學性能要求，見圖2。

　　圖2在高倍顯微鏡下觀察復合材料沖擊斷面SEM照片

　　3.1.1　玻璃纖維的分散排列和長度對隔熱條產品的力學性能影響

　　玻璃纖維的分散和長度對隔熱條產品的各項力學指標和表面質量影響比較顯著。因此，在生產過程中除了擁有螺桿螺紋的剪切組合的優異分散效果之外，還需配以特定的相關助劑，加強玻璃纖維與PA66基體樹脂的結合。玻璃纖維的排列在隔熱條的性能提高上起著決定性的作用，如果橫向玻璃纖維排列的數量不夠多，或玻璃纖維的直徑、剪切長度不標準，都會影響到隔熱條的各項力學性能。見表1和圖2，A1、A2樣品均加有相關助劑，表面光滑平整;A3樣品外表粗糙，玻璃纖維有外露現象。

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