对当前尼龙66隔热条中玻璃纤维增强的思考

　　【中国幕墙网】　1　引言

　　1.玻璃纤维增强的尼龙66隔热条的界定

　　1.1　玻璃纤维增强的尼龙66隔热条的概念

　　20 世纪70年代初世界石油危机的发生，引起了世界各国对节约能源的重视。隔热条在上世纪六十年代初诞生于德国，经过十多年的研究探索，PA66GF25 被公认为最佳的隔热条产品基质，综合性能远优于其他材料基质，且近几十来年均无变化。在欧洲，隔热条产品的生产已有四十多年的历史，技术工艺成熟，在欧洲市场的隔热条均为优质产品。铝合金型材的隔热技术应势而生，并在欧美等发达国家得到了广泛的应用。

　　用玻璃纤维增强的尼龙66隔热条近几年从国外引进到我国的新产品，而隔热铝合金型材又分为两大类：一类是穿条式，一类是浇铸式。目前市场上的玻璃纤维增强的尼龙66隔热条在隔热铝门窗超过80%是采用穿条式隔热铝合金型材，因此，这一类隔热铝合金门窗是市场上的主导产品，玻璃纤维增强的尼龙66隔热条在隔热型材应用中正以惊人的速度发展，2011年玻璃纤维增强的尼龙66隔热条市场用量可达二十亿米以上。

　　1.2　玻璃纤维的涵义

　　玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。英文原名为：glass fiber 。成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，建筑材料、汽车材料、电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。

　　2　选用玻璃纤维增强的原因

　　2.1　选用玻璃纤维增强的理由

　　尼龙66是性价比很高的工程塑料,具有较高的机械强度和很好的耐热性。但尼龙66本质是合成的有机高分子材料,它也具有高分子材料本身固有的特性,即材料蠕变特性。所谓的蠕变性就是指塑料材料在一定的外应力作用下，其形变随时间增加而增加的现象。未经增强改性的尼龙66是不可能直接做成隔热条使用的。如果真的采用未经增强改性的尼龙66,我们可以想象在窗框和玻璃重量作用下，这种纯尼龙66隔热条将会随时间延长而逐渐变形，所造成的后果将不堪设想。

　　为了抑制尼龙66的蠕变性可加入多种填充物进行改性,国内外的实验已经证明,在所有增强填充物中玻璃纤维对蠕变的抑制效果是最好的! 其次经玻璃纤维增强后的尼龙66在强度、刚性和热变形温度方面都有大幅度提高，如加入(25±2.5)%玻璃纤维增强的尼龙66比抗张强度可达1500以上，这与硬铝或合金钢的比抗张强度(1500-1600)相当，真正实现了隔热条与铝合金在力学性能上的匹配。此外纯尼龙66的线膨胀系数是7*10-5K-1，这一数值是铝合金的近三倍，而加入(25±2.5)%玻璃纤维增强后尼龙66线膨胀系数可降至(2.5～3)* 10-5K-1,与铝合金的线膨胀系数非常接近，这样就避免了由于热胀冷缩作用导致隔热条从型材间脱落的危险。无数实验已证明，在尼龙66所用增强填充物中唯有玻璃纤维增强的尼龙66才有可能达到与铝合金相同的线膨胀系数!

　　虽然玻璃纤维的加入能大幅提高或改善尼龙66的诸多性能,但其不利影响也是显而易见的:玻璃纤维的加入使尼龙66原有的光滑表面变的粗糙,从而影响到产品的表面质量;另外玻璃纤维对加工设备的磨损十分严重,大大增加了机器方面的损耗费用。因此玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产技术是一项高端技术,目前国内能完全掌握该生产技术的厂家并不多。

　　2.2　使用劣质玻璃纤维或其它填充物的危害

　　现在市场上多个厂家在销售尼龙66隔热条,它们都声称其中的填充增强物为玻璃纤维,可经检测发现事实并非如此: 有的完全采用廉价的矿物(如碳酸钙、滑石粉等)进行填充，见图1;这类矿物填充除了带来成本降低之外,对隔热条其它性能(如强度、线膨胀系数等)的改善极为有限;有的采用大部分矿物与少量或劣质玻璃纤维混合填充的办法进行增强,殊不知玻璃纤维含量如达不到一定程度其增强作用会大打折扣;还有更假的非但填充增强物不能保证是玻璃纤维,连尼龙66都要在里面添加一些如聚丙烯,聚醋酸乙烯等之类的非工程塑料;用低成本的隔热条来替代玻璃纤维增强尼龙66隔热条。

　　由于线膨胀系数与铝合金的线膨胀系数相差甚远，而且其强度低、耐热性差、抗老化性能差等许多缺陷，导致制成的隔热门窗在实际安装使用，会由于热胀冷缩的原因会造成劣质隔热条在铝型材内出现松动，轻则导致窗体松动、变形，破坏门窗的气密性和水密性等，重则造成窗体整体松散、脱离等，并在建筑中留下严重的安全隐患!

　　图1 矿物填充的情况

　　3　玻璃纤维长度、分布和在隔热条中的取向问题

　　3.1　玻璃纤维长度及分布对隔热条性能的影响

　　在国外隔热条生产企业通常直接选购已改性的高纤尼龙66母料，50%增强尼龙66等助剂，按比例混合后直接通过单螺杆挤出成型。但是，由于成本及不同形状隔热条对复合材料加工流动性能的特殊要求，国内厂家更多倾向于隔热条专用的玻璃纤维增强尼龙66复合改性材料。通过双螺杆造粒改性工艺，采用玻璃纤维分散技术和螺杆螺纹套组合技术，使玻璃纤维均匀分散于复合材料中，来确保力学性能要求，见图2。

　　图2在高倍显微镜下观察复合材料冲击断面SEM照片

　　3.1.1　玻璃纤维的分散排列和长度对隔热条产品的力学性能影响

　　玻璃纤维的分散和长度对隔热条产品的各项力学指标和表面质量影响比较显著。因此，在生产过程中除了拥有螺杆螺纹的剪切组合的优异分散效果之外，还需配以特定的相关助剂，加强玻璃纤维与PA66基体树脂的结合。玻璃纤维的排列在隔热条的性能提高上起着决定性的作用，如果横向玻璃纤维排列的数量不够多，或玻璃纤维的直径、剪切长度不标准，都会影响到隔热条的各项力学性能。见表1和图2，A1、A2样品均加有相关助剂，表面光滑平整;A3样品外表粗糙，玻璃纤维有外露现象。

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