發(fā)展GFRTP,玻纖及其預混制品是一個重要的環(huán)節(jié)。從國外的發(fā)展動向看,發(fā)展的核心是提高增強效果,包括提高玻纖本性,與塑料結合力,與塑料混合均勻性,以及提高在塑料中的玻纖含量和保留長度等。 
        
　　短切纖維 
        
　　3mm～25mm的短切玻璃 纖維仍是增強熱塑性塑料的主要品種,其發(fā)展主要有: 
        
　　(1)玻纖成分的擴大。如更高耐熱的玄武巖纖維,更高強度的S纖維,更好化學穩(wěn)定性的E-CR纖維等。 
        
　　(2)以改進浸潤劑為主要手段,提高塑料對玻纖的結合力和浸透性,也相應改進玻纖與熔融塑料的結合均勻程度和流動性,并適當提高玻纖含量。 
        
　　(3)改進注塑設備和工藝,減少混、注過程對玻纖的折斷和磨損,使傳統制品中玻纖長度只有0.25mm～0.5mm的狀況有所加長,一般注塑比擠塑工藝制品中玻纖保留長度長,好的可達0.7mm。 
        
　　玻纖-化纖混雜材料 
        
　　這種玻纖與化纖混雜構成的無捻粗紗商品名稱為Twintex。它是將從漏板拉下的玻璃纖維原絲與擠出機擠出的熱塑性樹脂纖維(聚丙烯、聚酯)同時經過一個裝置,使其均勻地混合排列在一起集成混雜無捻粗紗。這種混雜無捻粗紗所含的有機纖維在受熱熔化時即成為樹脂基體,而玻璃纖維即成為增強材料。這種混雜的無捻粗紗中玻纖含量可以高達75%,是迄今任何增強熱塑料所無法達到的高纖維含量,長度為0.5英寸和1英寸,用這種料粒與純樹脂料粒摻混在一起可以注射成型為各種工程塑料制品。因為在這種超濃縮料粒中,玻纖被樹脂均勻徹底地浸透,故在注射成型時不易被注射機螺桿所損傷,所制成的制品纖維長度大,增強效果好,被認為是長纖維增強熱塑料。此外這種混雜無捻粗紗還可以經過加熱后,纏繞在一個芯軸上制得類似熱固性樹脂的纏繞制品。 
        
　　利用混雜無捻粗紗可以制成方格布,典型的玻纖與聚丙烯纖維方格布,面積重量從745～1485克/平方米,玻纖含量為60%。這種混雜纖維方格布可以通過加熱到聚丙烯的熔化溫度(180℃～230℃)以上并通過適度加壓而變成板材,這種板材可以制造許多制品也可嵌入到熱塑性塑料中作為增強層。從用混雜無捻粗紗方格布模壓出的制品(含玻纖60%)與短玻纖增強PP、GMT、純PP的機械性能比較看,Twintex顯示了非常高的機械性能,由于所用的熱塑性樹脂具有很高韌性,故其抗沖強度甚至大大超過增強熱固性塑料SMC,可以用在船艇及汽車保險杠等防撞產品的制造。據報道,法國圣戈班原先只在美國的工廠生產Twintex,但是由于最近市場需求量增大已出現供不應求的局面,于是該公司決定在法國本土的尚貝里公司增加一條新的全自動生產線,于今年4月投產,所生產的產品用于制造料粒和加工成無捻粗紗織物。Twintex除在汽車上大量被應用外,還可制作貯罐、高壓氣瓶、冷藏卡車車廂板、備用胎托盤、旗桿、花園籬笆插桿及飛機貨運集裝箱等。 
        
　　混合紗可有效地提高玻纖與塑料的混合物均勻程度和玻纖含量,目前批量生產的有兩類:(1)法國圣哥班集團維托特克斯公司的Twintex?復合纖維,它是用玻璃與塑料(主要PP)在拉絲時復合形成的纖維。(2)JM公司新近推出玻璃纖維與PET纖維或PP纖維的混紡紗。據稱使用該類混紡紗可以低成本地制造輕質高強的復合材料。當然上述兩類混合紗都可以加工成織物再用來制造復合材料。 
        
　　玻璃纖維的塑料預漬料(propreg) 
        
　　隨著特種工程類熱塑性塑料基體塑料的發(fā)展,一些高性能的GFRTP在航空航天等高科技領域迅速擴大應用。先將玻璃纖維織物涂敷(浸漬)上塑料,制成“預漬料”的中間產品,再壓成制品,更適合用那些耐高溫(熔點高)的塑料制作高質量的構件。對當今大多數飛機復合材料結構而言,其制造方法依然是預漬料熱壓罐法。復合材料的可設計性正是通過調整預漬料的厚度取向及其鋪放位置而實現。預漬料利于控制復合材料的厚度并滿足塑料纖維分布的均勻性。 
        
　　制備預漬料的方法主要有以下三種: 
        
　　(1)粉末法,又可分為粉末靜電法和粉末懸浮法。粉末靜電法是在纖維織物表面沉積已帶電的熱塑性塑料粉末,用輻射加熱等方法使粉末永久性粘附在織物上。粉末懸浮法是將塑料粉末在流化床中通過壓縮空氣而流態(tài)化,當纖維織物通過流化室時,粉末均勻沉積表面,然后熔融結合成預漬料。(2)干法,即膠膜法,是先將塑料制成糊狀或薄膜,然后與平行排列的纖維織物成為一個整體,再熱壓熔融而成預漬料。(3)濕法,即懸浮法,是將塑料與水通過表面活性劑作用形成懸乳液,纖維織物從浸膠槽中通過便浸漬上塑料,爾后熔融制成預漬料。 
        
　　已有規(guī)模生產的玻璃纖維織物熱塑性塑料預漬料有PPS、PI、PEEK和PTFE等。 
        
　　GMT    (玻璃纖維增強熱塑性塑料片材) 
        
　　GMT實際是一種玻纖熱塑料的預浸料,類似熱固性的SMC,是玻纖和熱塑性塑料預先制成的半成品片材。可以利用加熱使其軟化,然后置于壓機中,經沖壓冷卻而制成各種制品。上世紀70年代進入工業(yè)化生產以來,因為它更適應GFRTP的大型結構件的規(guī)模化生產,得以迅速發(fā)展。近些年,年均增長率為24%,世界總量已近20萬噸。 
        
　　用做GMT的熱塑性塑料主要是PP(約占90%),還有PBT、PET、PA、PC等。按照所用樹脂基體材料分,GMT目前有兩種,即聚丙烯基GMT及PET(熱塑性聚酯基的)。目前大多數GMT都是玻纖增強聚丙烯類,其玻纖含量從22%到50%。 
        
　　按照所用玻纖增強基材分有如下幾種: 
        
　　1)連續(xù)玻纖原絲針刺氈。這是PPG早期研發(fā)的增強基材,經過特殊浸潤劑處理的玻纖原絲退解出來,無序地拋撒在網帶上形成氈層,然后經針床針刺形成三維立體結構的玻纖氈。這種連續(xù)氈GMT由于其中玻纖大部分是連續(xù)形狀,故增強效果好。缺點是在沖壓成型時纖維流動性差,不能流到復雜形狀制品的各個角落,故局部增強不良,另外制品外觀中纖維顯露,不適宜制作外觀要求高的汽車部件。 
        
　　2)短切纖維經針刺或粘結劑粘合成短切纖維氈。由于纖維較短,故適宜于制作形狀較復雜的制品。目前短纖維GMT的使用比例大于連續(xù)纖維GMT。 
        
　　3)由于一些特殊制品要求機械強度有方向性,故還有一種在各個方向纖維無序分布的玻纖氈增強GMT。 
        
　　此外還有一種濕法成形的GMT,它是將玻纖短切絲與聚丙烯粉料及添加劑在水中形成懸浮液,經造紙機濕法成型,然后經熱風干燥并加熱使聚丙烯達到塑熔狀態(tài),然后經冷卻制成片材。這種GMT中玻纖長度可以比較長。美國Azdel有限公司生產的牌號為SaperLite,據稱它的優(yōu)點是重量輕、纖維分布均勻、強度重量比值高,可回收、制造工藝簡單、投資成本低、產品重量和強度范圍很寬,可以低壓加工制品,產品制造周期短等。 
        
　　GMT的主要生產方法有兩種,連續(xù)纖維氈或針刺氈與熱塑性塑料層合而成的多采用熔融浸漬工藝(干法),隨機分布的中長玻璃纖維(5～50mm)與粉末熱塑性塑料制成的片材為懸浮沉積工藝(濕法)。目前產量上還是后者多于前者。 
        
　　比較起來,由于基材形態(tài)和工藝的不同,干法玻纖長度較長而且整體成織物,所以復合片材的抗彎模量和沖擊強度高,更適應于制作大、厚而形狀相對簡單的構件。而濕法玻纖較短但分散均勻,所以片材流動性好,更適應于形狀較復雜,強度要求不很高的構件。 
        
　　近年來,增強熱塑性塑料制造的建筑模板已進入市場,相對鋼制模板有相當優(yōu)勢。另外GMT還作為集裝箱、棧橋、防腐、電氣材料應用于交通和其他部門。 
        
　　LFT    (長纖維增強熱塑性塑料) 
        
　　這是為提高GFRTP制品中玻纖長度而開發(fā)的新技術。近年來發(fā)展很快,全球對LFT的需求以30%以上的速度增長。2002年世界總產量已超過7萬噸,發(fā)達國家已超過GFRTP的5%。所有LFT中約90%使用PP,還有PA、PBT和ABS等,LFT總用量中汽車應用占80%。如果給LFT定義一個較全面的概念,應為用連續(xù)玻纖做原料;在熔融塑料里玻纖長度應>15mm;在制品中玻纖長度應>1.5mm。長纖維增強熱塑性塑料是相對于短纖維增強熱塑性塑料而言,并非是長的連續(xù)玻纖增強熱塑料。長纖維增強熱塑性塑料的料粒長度(也即纖維長度)為15mm左右(而短纖維增強熱塑料的料粒中纖維長度不足1mm)。 
        
　　典型制法:用Roving通過特殊模頭,在模頭中無捻粗紗被強制散開,使每根單絲都受到熔融塑料的被覆,經冷卻切斷,造粒,通過注塑性等成型工藝制成制品。目前所用樹脂90%～95%是聚丙烯。在影響長纖維增強粒料質量的多因素中,機頭設計的結構形式是主要的。 
        
　　這種增強熱塑料對玻纖有著一些特殊的要求,這些要求包括:無捻粗紗在張力作用下易于散開,故容易被樹脂浸透,此外由于基本樹脂為聚丙烯,故對玻纖的浸潤劑系統有特殊要求,因為聚丙烯系非極性樹脂,一般的硅烷偶聯劑無法使玻纖與其發(fā)生界面粘合。目前OC公司有專用的無捻粗紗適合于LFT的生產,而我國在這方面還較落后。 
        
　　在長纖維增強熱塑料方面,近幾年另一個值得注目的動向是直接模塑的長纖維增強熱塑料技術。它將傳統的造粒及注射、模壓和擠出合并成一步完成,這種工藝叫做D-LFT(英文的意思是直接法的長纖維增強熱塑性塑料),它的基本原理是將無捻粗紗與樹脂在雙螺桿機中混合后達到一定數量,由螺桿或一柱塞將其注射到模具中,直接制成注射制品,或者將制造的纖維與樹脂熔融混合物立即轉移到一臺壓機中,經加壓和冷卻制成模壓制品,或者直接擠出成一定寬度的片材。這種工藝一經開發(fā),發(fā)展就很迅速,2001年全球產量約1.8萬噸,預計到2006年將達到3.4萬噸左右,幾乎與普通的長纖維增強熱塑料相當。