浸润剂对短切玻纤增强尼龙66性能影响的研究[1]

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浸润剂对短切玻纤增强尼龙66性能影响的研究

2010年1月

浸润剂对短切玻纤增强尼龙

1

1

(11济南大学材料科学与工程学院,山东济南

性能影响的研究

2

1

271000)

陈现景,岳云龙,祝一民,于晓杰

250022;21泰山玻璃纤维有限公司,山东泰安

摘要:利用双螺杆挤出机制备短玻纤增强尼龙66(GF/PA66)复合材料,采用不同组成的浸润剂处理玻璃纤维,研究其对

GF/PA66的微观结构及性能的影响。结果表明,在T435D中加入乙烯基树脂或三聚氰胺后,玻纤增强尼龙66复合材料的拉伸

强度、弯曲强度、简支梁冲击强度均有不同程度的提高,并通过扫描电镜观察到PA66基体与玻纤相界面的微观结构在一定程度上得到了改善,但在T435D中加入三聚氰胺在三种浸润剂配方中效果最佳。

关键词:短玻纤增强PA66;浸润剂;三聚氰胺;乙烯基树脂;微观结构

中图分类号:TQ32316　　文献标识码:A　　文章编号:1003-0999(2010)01-0070-03

　　尼龙(聚酰胺,英文缩写为PA)是含有酰胺键(CO2NH2)聚合物的总称。其中,以消耗量最大,械强度高、、,是生产。用玻璃纤维增强后,其力学性能、热性能显著提高,特别是拉伸强度和弯曲强度会有成倍增长,因而在国民经济各部门得到广泛的应用,如用于生产机械零件、代替有色金属材料作机器的外壳,家用电器制品(对颜色有一定要求)等

[1]

;strands),直,泰山玻璃纤维股份有限公司。1　复合材料制备

将PA66树脂及其它助剂(011%～015%的1010抗氧化剂)与短切玻纤(30%)在同向双螺杆挤出机中混合匀化,从喷嘴挤出,经冷却后,由造粒机切割造粒,将粒料在120℃于干燥箱中烘干4h,再放入HTF86X2塑料注塑机料桶中,于设定温控下(约255℃)熔融注塑,制得标准拉伸试件和冲击试件等。将制得的标准试件分别装袋,于常温下放置48h,待测。

。PA66也存在不足之处,即其冲击韧性、尺寸

[2]

稳定性和吸水性等受温度、湿度的影响颇大,不能满足耐环境应力及高加工精度的要求

。为了拓宽

PA66的应用领域,提高其各项性能已势在必行,因

1　力学性能测试

按照GB1447283玻璃纤维增强塑料拉伸性能试

验方法测定拉伸强度;按GB1449283玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法测定弯曲强度;按GB1451283玻璃纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法

此对PA66改性增强材料的研究是各国科学家研究的热点之一。在许多增强剂中,玻璃纤维(GF)与其它增强剂相比有着极大的优越性,因此对GF增强PA66(GF/PA66)的研究相对较多。本文主要研究不同成分浸润剂对GF/PA66复合材料微观结构、力学性能及外观的影响。同时用扫描电子显微镜(SEM)观察其微观结构,分析复合界面的结构形态和失效机理

[3]

测定冲击强度。1　观察

界面形态

。结果表明,在浸润剂中加入成膜剂

将拉伸试样断口表面经过喷金处理后,利用S22500型扫描电子显微镜(SEM)观察其界面形态。1　色差分析

用色差分析仪测定样品的色差值L,a,b。

及三聚氰胺后改善了短切玻纤增强PA66复合材料的界面粘结,复合材料的弯曲强度、抗冲击强度等力学性能均有较大提高,并且保证了制品的外观。

2　结果与讨论

１　浸润剂组成对

影响

为了分析浸润剂组成对GF/PA66力学性能的影响,本实验选用三种浸润剂配方,T435D、T435D2

复合材料力学性能的

1　实验部分

１　主要原材料

实验采用主要原材料为尼龙66,河南神马集

收稿日期:2008210228

基金项目:山东省自然科学基金(2004QYZX05)

作者简介:陈现景(19822),女,硕士,主要研究方向为复合材料。

FRP/CM　2010.No.1

浸润剂对短切玻纤增强尼龙66性能影响的研究[1]

2010年第1期

玻璃钢/复合材料

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试9、T435D2试10,对玻纤进行处理,然后将处理后的玻纤与PA66按照112的步骤制备复合材料。分别取6个试样测试拉伸、弯曲及冲击强度,测试结果如图1所示。

从图1可以看出,T435D2试9浸润剂处理试样的拉伸、弯曲及冲击强度相对T435D浸润剂处理试样均有一定的提高,这可能是由加入的乙烯基树脂的特性决定的。乙烯基树脂既有环氧树脂优良的粘结性,又具有双键结构,能够改善基体树脂与玻璃纤维的相容性,从而提高了GF/PA66的力学性能。T435D2试10处理GF/PA66复合材料试样力学性能

基树脂不能起到增强基体与玻纤之间的化学结合作用,只能通过其优良的粘结性使基体与纤维之间物理结合更牢固;而三聚氰胺既能与基体PA66发生化学反应,又能与成膜剂发生交联反应,二者相界面消失,聚合物间接合紧密复合材料的力学性能。1　扫描电镜观察

[4]

。增强了基体与纤维之

间的化学结合,表现在宏观上即提高了GF/PA66

提高更明显,这可能是因为加入三聚氰胺后,三聚氰胺不但能与PA66反应,而且能与成膜剂聚氨酯发生交联反应,提高了纤维的集束性,程中使聚合物间接合更紧密,善了GF/PA66

图2　GF/PA66复合材料拉伸试样断口的SEM照片

Fig12　SEMmicrographsofthefracturesurfaces

ofGF/PA66composites

界面破坏形式除了内聚和粘结破坏外,往往更多是混合破坏。内聚破坏反应的是被复合物本身的性质差;粘结破坏反应的是界面的性质差;而混合破坏则说明纤维、基体和界面三者的力学性质相近,这是较理想的结果

图1　不同浸润剂对GF/PA66力学性能的影响

Fig11　MechanicalpropertiesofGF/PA66

treatedwithdifferentsizing

[5]

。图2所示为经不同配方浸润剂

处理所得试样的拉伸断口扫描电镜分析,图2(a)、2

(b)、2(c)分别对应T435D、T435D2试9、T435D2试10三种浸润剂配方处理的GF/PA66拉伸断口SEM

从图1中可以很清晰地看出,T435D2试9处理试样相对于T435D2试10较差,这可能是因为乙烯

照片。从图2(a)可以看出大部分玻纤表面光滑,无树脂附着物存在,主要呈脱粘破坏,说明界面结合较

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差;图2(b)玻纤表面粘附有少量树脂,表明界面结合较2(a)有一定程度的改善,但主要发生的是脱粘破坏,所以树脂与玻纤的界面结合比较弱;图2(c)中可以看出玻纤表面附着较多的树脂,界面层既有脱粘破坏,又有内聚破坏,形成理想的界面结合,所以能有效的提高复合材料的力学性能。一般认为,在玻纤复合材料中,玻璃纤维是主要的承力组分

[6]

L≥73195;a=-4130±012;b=4102≤411,可以看

出三种浸润剂配方都能够提高材料的耐黄变性。综合制品的亮度和耐黄变性,T435D2试10较好,保证了制品的外观,能够更好得满足客户的要求。

3　结　论

(1)T435D处理的GF/PA66力学性能及界面

粘结较差,在T435D中加入三聚氰胺或者乙烯基树脂,复合材料的拉伸、冲击及弯曲性能均有提高;

(2)在T435D中加入三聚氰胺或者乙烯基树脂,均具有提高GF/PP复合材料力学性能的作用,但从改善界面粘结状况分析,T435D中加入三聚,即T435D,,10参考文献

[1]黄艳梅,张立平等1高增强PA66的研究和应用开发[J]1中国

,当受到载荷时,断裂通过界面作用,将基体所

承受的载荷传递给纤维,由于玻纤轴向传递,应力被迅速扩散,阻止裂纹 …… 此处隐藏：3759字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……