玻纤长度及分布对玻纤增强尼龙66隔热条性能的影响.pdf

第４卷第４期２０１０年１２月材料研究与应用ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＡＰＰＩ。ＩＣＡＴＩＯＮＶ０１．４。Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２０１０——文章编号：１６７３９９８１（２０１０）０４一０７４００３玻纤长度及分布对玻纤增强尼龙６６隔热条性能的影响刘强，缪明松，刘艳斌，阮镜财，卢景豪（佛山市南海易乐工程蝮料有限公司，广东佛山５２８２４４）摘要：分析了玻纤长度和分布对玻纤增强尼龙６６隔热条主要性能的影响．结果表明：玻纤长度分布宽度越小，隔热条拉伸强度的稳定性越好；玻纤长度达到０．７ｒａｍ时，隔热条的高、低温抗拉强度以及耐水性能较好．关键词：隔热条；尼龙６６；玻纤；抗拉强度中图分类号：ＴＢ３０２文献标识码：Ａ近２０年来，国内对注塑级玻纤增强尼龙６６复合材料研究得较为透彻，制成的产品在汽车、家电，建材、微电子及ＩＴ等行业中得到了大量应用，是人类应用最为广泛的工程塑料之一．近几年，挤出级玻纤增强尼龙６６复合材料的应用悄然兴起，国内对此类复合材料的研究较为欠缺，玻纤增强尼龙６６的挤出工艺在世界范围内来说是个难题．因此，深入研究材料性能和挤出工艺，对玻纤增强尼龙６６挤出级复合材料的应用具有重要的影响．本文研究了隔热条的玻纤长度和分布与产品主要性能、产品内部结构及产品挤出性的关系．１试验部分１．１原料美国杜邦公司生产的ＰＡ６６（牌号１０１一Ｌ），巨石集团有限公司生产的短玻璃纤维（牌号９８８Ａ），上海嘉辰化工有限公司生产的偶联剂（牌号ＫＨ一５５０），广州源雅化工生产的润滑剂（牌号ＴＡＦ），上海加成化工有限公司生产的抗氧剂（牌号１０１０／１６８）．１．２试样的制备按图１步骤制得试验用隔热条，然后将隔热条切取为３５ｍｍ×１４．８０ｍｍ×１．８０ｍｍ，共１００根．把隔热条样品放置在马弗炉中高温灼烧，将得到的隔热条内部的玻璃纤维样品放置于乙醇溶剂进行分散，分散好的样品放置于载玻片上自然干燥，最后得到所要观察的试样．把试样进行切片，切成直径为１０ｍｍ，高１．５ｍｍ的圆柱型，将试样的上下两面打磨光滑平整，否则影响分析的准确性．圈１试验样品的制备方法——收稿日期：２０１０１０２１作者简介：刘强（１９８２一）。男，江西宜春人，本科，工程师．万方数据第４卷第４期刘强，等：玻纤长度及分布对玻纤增强尼龙６６隔热条性能的影响７４１１．３设备及仪器南京橡塑机械厂有限公司制造的ＨＴ一７５型双螺杆挤出机、南京杰恩特机电有限公司制造的ＳＪ～４５型单螺杆挤出机、张家港市宏基机械有限公司制造的ＳＨ５００型高速混合机、美特斯（ＭＴＳ）工业系统有限公司制造的ＧＭ４１０４型拉伸机、深圳市富易达仪器有限公司制造的ＴＬ－１０００型高低温箱，深圳市法尼奥科技有限公司生产的ＦＪ一１Ａ型金像显微镜、—重庆奥特光学仪器有限公司生产的ＳＭＺＴ２型体式显微镜、日本佳能公司生产的Ａ６５０型数码相机．图１玻纤长度２．１不同玻纤长度与横向抗拉强度的关系—按照ＧＢ／Ｔ２３６１５．１２００９对隔热条进行常温（２３±℃２）、高温（９０±℃２）、低温（一３０±℃２）及耐℃水性（１００沸水中煮４ｈ）测试，测试结果见图３．从图３可知，在四种不同测试环境下，隔热条玻纤长度与拉伸强度的关系密切，四种环境下隔热条随着玻纤长度的增加，其横向抗拉强度先增大后降低．从而证明，只有玻纤长度超过某一临界长度（１。）时才能充分发挥玻纤的增强作用，长度小于１。时玻纤根数较多，玻纤端头是断裂的引发点，玻纤在尼龙基体内起填料作用，增强效果不佳，力学性能较低，随着纤维长度的增加，增强效率提高ｕ］．但如果玻纤长度超过临界值ｌ。，则玻纤在尼龙基体内部分散不均匀，容易浮纤，熔体挤出的连续性不强，产品性能波动大，力学性能降低．利用图像分析软件对图１和图２中的玻纤长度进行统计分析发现口］，玻纤长度临界值ｚ。的平均值为０．７ｍｍ．２．２玻纤长度与熔体流动速率及产品内部结构的关系隔热条的玻纤长度与熔体流动速率有着密切的隔热条的耐高温、低温、耐水性能按照ＧＢ／Ｔ２３６１５．１－２００９测试，熔体流动速率按照ＧＢ／—Ｔ３６８２１９８９测试，采用体式显微镜和金相显微镜对测试的样品进行观察并照相分析．２结果与讨论质量分数为２５％的玻纤，其平均长度乘以玻纤根数即总长度，该值为固定值．玻纤长度及其分布分别见图１和图２．矗山芝世醺辍摆．唇辖图２玻纤根数图３玻纤长度与横向抗拉强度曲线联系（图４）．从图４和图５可知，玻纤长度对复合材料加工流动性影响较大．玻纤过短，熔体流动速率较大，玻纤在隔热条内部的排列越无规则，导致玻纤的横向排列减少，性能降低．玻纤长度过长，熔体流动速率大大降低，降低熔体挤出过程中的稳定性，造成产品表面容易浮纤，隔热条的表面粗糙，在熔融挤出成型时越容易造成熔体破坏，内部结构疏松，力学性万方数据７４２材料研究与应用２０１０‘能低下，挤出困难３。．２００４００６００８００１０００１２００玻纤长度／ｐｍ图４玻纤长度与熔体流动速率关系图３结论（１）当隔热条内部玻纤平均长度约为０．７ｍｍ时，隔热条的横向抗拉强度较好．（２）隔热条玻纤平均长度过小，玻纤在尼龙树脂内部增强效果不明显；玻纤平均长度过大，则在挤出加工的过程中容易造成材料内部熔体破裂，极大降低力学性能．（３）隔热条玻纤平均长度越长，熔体流动速率越小，在双螺杆挤出造粒和单螺杆挤出成型时越困难．图５玻纤平均长度不同的隔热条截面图（ａ）玻纤长度为３５０弘ｍ；（ｂ）玻纤长度为６８０ｐｔｍ；（ｃ）玻纤长度为９５０ｐｍ参考文献：［１３王贵恒．高分子材料成型加工原理［Ｍ］．北京：化学化工出版社，２００６：８－１０．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｌｅｎｇｔｈａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＰＡ６６ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒ［２］ＦＯＬＫＥＳＭＪ．Ｓｈｏｒｔｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｊｏｈｎ—Ｗｉｌｅｙ，１９８２（１）：１１９１２１．［３］曾庆敦．复合材料的细观破坏机制与强度［Ｍ］．北京：科—学出版社，２００２：２９３１．ｇｌａｓｓ。ｆｉｂｅｒｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｓｔｒｉｐＬＩＵＱｉａｎｇ，ＭＩＡＯＭｉｎｇ－ｓｏｎｇ，ＬＩＵＹａｎ－ｂｉｎ，ＲＵＡＮ—Ｊｉｎｇｃａｉ。ＬＵ—Ｊｉｎｇｈａｏ（ＦｏｓｈａｎＮａｎｈａｉＹｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｌａｓｔｉｃｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｏｓｈａｎ５２８２４４。Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｌｅｎｇｔｈａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅ—ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰＡ６６ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｓｔｒｉｐｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｌｏｗｅｒｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｌｅｎｇｔｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ，ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｔｈｉｇｈｏｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｗａｔｅｒｏｆｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｓｔｒｉｐｗａｓｏｈ－ｔａｉｎｅｄａｔｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｏｆ０．７０ｍｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｓｔｒｉｐ；ＰＡ６６；ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ；ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈⅢ一．．＝Ｉ．暑）＼龉锻稃螺母竣万方数据