玻纖長(zhǎng)度及分布對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍66隔熱條性能的影響

玻纖長(zhǎng)度及分布對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍66隔熱條性能的影響

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1、玻纖長(zhǎng)度及分布對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍66隔熱條性能的影響劉強(qiáng),繆明松,劉艷斌,阮鏡財(cái),盧景豪(佛山市南海易樂(lè)工程塑料有限公司,廣東佛山528244)摘要:分析了玻纖長(zhǎng)度和分布對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍66隔熱條主要性能的影響。結(jié)果表明:玻纖長(zhǎng)度分布寬度越小,隔熱條拉伸強(qiáng)度的穩(wěn)定性越好;玻纖長(zhǎng)度達(dá)到0.7mm時(shí),隔熱條的高、低溫抗拉強(qiáng)度以及耐水性能較好。關(guān)鍵詞:隔熱條;尼龍66;玻纖;抗拉強(qiáng)度中圖分類(lèi)號(hào):TB302文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A近20年來(lái),國(guó)內(nèi)對(duì)注塑級(jí)玻纖增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料研究得較為透徹,制成的產(chǎn)品在汽車(chē)、家電、建材、微電子及IT等行業(yè)中得到了大量應(yīng)用,是

2、人類(lèi)應(yīng)用最為廣泛的工程塑料之一。近幾年,擠出級(jí)玻纖增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的應(yīng)用悄然興起,國(guó)內(nèi)對(duì)此類(lèi)復(fù)合材料的研究較為欠缺,玻纖增強(qiáng)尼龍66的擠出工藝在世界范圍內(nèi)來(lái)說(shuō)是個(gè)難題。因此,深入研究材料性能和擠出工藝,對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍66擠出級(jí)復(fù)合材料的應(yīng)用具有重要的影響。本文研究了隔熱條的玻纖長(zhǎng)度和分布與產(chǎn)品主要性能、產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品擠出性的關(guān)系。1試驗(yàn)部分1.1原料美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的PA66,牌號(hào)101-L,巨石集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的短玻璃纖維,牌號(hào)988A,上海嘉辰化工有限公司生產(chǎn)的偶聯(lián)劑,牌號(hào)KH-550,廣州源雅化工生產(chǎn)的潤(rùn)滑劑,牌號(hào)TAF,

3、上海加成化工有限公司生產(chǎn)的抗氧劑,牌號(hào)1010/168。1.2試樣的制備按圖1步驟制得試驗(yàn)用隔熱條,然后將隔熱條切取為35mm×14.80mm×1.80mm,共100根。把隔熱條樣品放置在馬弗爐中高溫灼燒,將得到的隔熱條內(nèi)部的玻璃纖維樣品放置于乙醇溶劑進(jìn)行分散,分散好的樣品放置于載玻片上自然干燥,最后得到所要觀察的試樣。把試樣進(jìn)行切片,切成直徑為10mm,高1.5mm的圓柱型,將試樣的上下兩面打磨光滑平整,否則影響分析的準(zhǔn)確性。74%尼龍6625%不同長(zhǎng)度短玻纖0.2%偶聯(lián)劑雙螺桿熔融擠出冷卻切粒0.4%抗氧劑0.3%TAF隔熱條單螺桿

4、擠出干燥圖1試驗(yàn)樣品的制備方法1.3設(shè)備及儀器南京橡塑機(jī)械廠有限公司制造的HT-75型雙螺桿擠出機(jī)、南京杰恩特機(jī)電有限公司制造的SJ-45型單螺桿擠出機(jī)、張家港市宏基機(jī)械有限公司制造的SH500型高速混合機(jī)、美特斯(MTS)工業(yè)系統(tǒng)有限公司制造的GM4104型拉伸機(jī)、深圳市富易達(dá)儀器有限公司制造的TL-1000型高低溫箱,深圳市法尼奧科技有限公司生產(chǎn)的FJ-1A型金像顯微鏡、重慶奧特光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的SMZ-T2型體式顯微鏡、日本佳能公司生產(chǎn)的A650型數(shù)碼相機(jī)。隔熱條的耐高溫、低溫、耐水性能按照GB/T23615.1-2009測(cè)試

5、,熔體流動(dòng)速率按照GB/T3682-1989測(cè)試,采用體式顯微鏡和金相顯微鏡對(duì)測(cè)試的樣品進(jìn)行觀察并照相分析。2結(jié)果與討論質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的玻纖,其平均長(zhǎng)度乘以玻纖根數(shù)即總長(zhǎng)度,該值為固定值。玻纖長(zhǎng)度及其分布分別見(jiàn)圖1和圖2。圖1玻纖長(zhǎng)度圖2玻纖根數(shù)2.1不同玻纖長(zhǎng)度與橫向抗拉強(qiáng)度的關(guān)系按照GB/T23615.1-2009對(duì)隔熱條進(jìn)行常溫(23±2)℃、高溫(90±2)℃、低溫(-30±2)℃及耐水性(100℃沸水中煮4h)測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖3。120100常溫高溫80低溫耐水性60橫向抗拉強(qiáng)度/MPa402004006008001000

6、玻纖長(zhǎng)度/μm圖3玻纖長(zhǎng)度與橫向抗拉強(qiáng)度曲線從圖3可知,在四種不同測(cè)試環(huán)境下,隔熱條玻纖長(zhǎng)度與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系密切,四種環(huán)境下隔熱條隨著玻纖長(zhǎng)度的增加,其橫向抗拉強(qiáng)度先增大后降低。從而證明,只有玻纖長(zhǎng)度超過(guò)某一臨界長(zhǎng)度(lc)時(shí)才能充分發(fā)揮玻纖的增強(qiáng)作用,長(zhǎng)度小于lc時(shí)玻纖根數(shù)較多,玻纖端頭是斷裂的引發(fā)點(diǎn),玻纖在尼龍基體內(nèi)起填料作用,增強(qiáng)效果不佳,力學(xué)性能較低,隨著纖維長(zhǎng)度的增加,增強(qiáng)效率提高[1]。但如果玻纖長(zhǎng)度超過(guò)臨界值lc,則玻纖在尼龍基體內(nèi)部分散不均勻,容易浮纖,熔體擠出的連續(xù)性不強(qiáng),產(chǎn)品性能波動(dòng)大,力學(xué)性能降低。利用圖像分析軟件

7、對(duì)圖1和圖2中的玻纖長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)[2],玻纖長(zhǎng)度臨界值lc的平均值為0.7mm。2.2玻纖長(zhǎng)度與熔體流動(dòng)速率及產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系隔熱條的玻纖長(zhǎng)度與熔體流動(dòng)速率有著密切的聯(lián)系(圖4)。從圖4和圖5可知,玻纖長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合材料加工流動(dòng)性影響較大。玻纖過(guò)短,熔體流動(dòng)速率較大,玻纖在隔熱條內(nèi)部的排列越無(wú)規(guī)則,導(dǎo)致玻纖的橫向排列減少,性能降低。玻纖長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng),熔體流動(dòng)速率大大降低,降低熔體擠出過(guò)程中的穩(wěn)定性,造成產(chǎn)品表面容易浮纖,隔熱條的表面粗糙,在熔融擠出成型時(shí)越容易造成熔體破壞,內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松,力學(xué)性能低下,擠出困難[3]。14121086熔

8、體流動(dòng)速率/(g/10min)4220040060080010001200玻纖長(zhǎng)度/μm(該圖縱坐標(biāo)的單位化成g/min,注意數(shù)值的變化)圖4玻纖長(zhǎng)度與熔體流動(dòng)速率關(guān)系圖(a)(b)(c)圖5玻纖平均長(zhǎng)度不

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