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短切原丝增强尼龙复合材料的性能研究短切原丝增强尼龙复合材料的性能研究 1短切原丝增强尼龙复合材 的性能研究张志坚章建忠卢伟利 巨石 玻璃纤维研究院 浙江省玻璃纤维研究重点实验室 巨石集团有限 公司 桐乡314500 摘要通过对常规增强尼龙 PA 用短切玻璃纤 维 GF 原丝560A浸润剂配方进 优化 开发新型短切GF原丝产品56 8H 将其用于增强PA 制得PA GF复合材 对其 学性能 耐水解性 能和耐高温性能进 了测试 结果发现 568H增强PA复合材 的 学性能有很大提高 特别是冲击 强度提高幅度 大 耐水解性以及耐高温性能也有较大幅度的提高 该产品进一步 宽了PA GF复合材 的应用领域 关键词短切原丝耐水解聚酰胺 学性能聚酰胺 PA 包括脂肪族PA 脂肪 芳香族PA和芳香族PA 其中 脂肪族PA品种多 产 大 应用广泛 其命名由合成单体具体 的碳原子数而定 PA中的PA6和PA66占绝对主导地位 PA66因具有优异的物 化学性能而被广泛应用于航空航天 精密机 械 汽车 电器等领域 1 2 但纯PA66的 学性能 抗氧化性能 耐热性能较低 限制了PA66在各个工业领域的使用范围 为扩大PA66的应用 提高其各项性能已势在必 因此对PA66改性增 强材 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 PA66 GF 的研究相对较多 3 7 PA66虽然性价比高 但是由于其热变形温度相对较低 限制了其在 汽车和电子等 业中的应用 DSM公司研制开发了PA46 使其热变形 温度升高 所以PA46在汽车和电子应用领域具有无可比拟的性能和 价值 具有高温条件下的优异 学性能 卓越的耐磨性和低摩擦以及 优异的流动性 使加工处 方 特殊设计 灵活的性能超越了PA P A6T PA9T 同时在需要高温的工作条件下通常优于聚苯硫醚 PPS 和液晶聚合物 LCP 材 笔者对常规增强PA66短切GF原丝 以下简称短切原丝 浸润剂配方 进 优化 开发出一种新型的短切原丝产品568H 将其用于增强PA 66 PA46 PA66 GF PA46 GF复合材 的 学性能提高 且具有 优异 的耐水解性能和耐高温性能 1实验部分1 1主要原材 PA66Zytel101L 杜邦新加坡公司 PA46TW 341 N 荷兰DSM公司 短切原丝560A单纤维直径11 m 短切长度4 5mm 巨石集团有限公司 短切原丝568H单纤维直径11 m 短切 长度4 5mm 巨石集团有限公司 1 2设备与仪器双螺杆挤出机 25mm L D 38 德国Ber storff公司 注塑机S 2000il00A型 日本Fanuc公司 强 机Z050 型 德国Zwick公司 简支 冲击试验机6956 000型 意大利Ceast 公司 耐水解反应釜自制 1 3试样制备 1 短切原丝的制备分别采用两种 同的浸润剂配方配置浸润剂 经拉丝 短切 烘干得到560A 568H两种短切原丝 2 PA66 GF复合材 的制备将质 分数为67 的PA 66 质 分数为33 的短切原丝560A或568H 分别在双螺杆挤出机中 挤出造粒 然后用注塑机注射成试样 将试样在室温干燥条件下放 置24h后测试其性能 试样具体制备工艺条件见表1 3 PA46 GF复合材 的制备将质 分数为70 的PA 46 质 分数为30 表1PA66试样制备工艺条件项目数值挤出温度 2 40 280螺杆转速 r min 1200 250注射温度 270 290注塑压 MPa80 100注射速率 mm s 190模具温度 100 xx 03 218工程塑 应用xx 第39卷 第6期张志坚的短切原丝560A或568H 分别通过双螺杆挤出机进 挤出造粒 然后用注塑机注射成试样 将试样在室温干燥条件下放置24h后测试其性能 试样具体制备工艺条件见表2 表2PA46试样制备工艺条件项目数值挤出温度 260 305螺杆转速 r min 1250 300注射温度 295 315注塑压 MPa80 100注射 速率 mm s 190模具温度 801 4性能测试拉伸强度按ISO527 2 1997测试 弯曲强度按ISO178 xx测试 简支 冲击强度按ISO179 2 2000测试 耐水解性能将短切原丝增强PA66的试样放入装有乙 二醇的反应釜中 所有试样需在液面以下 升温至135 并保持20 0h 然后取出试样 在室温干燥条件下放置24h后测试其性能 2结果与讨论2 1短切原丝增强PA66复合材 的 学性能经表面处 的G F可显著提高PA66复合材 的性能 且GF的质 分数为30 40 时 复 合材 的综合性能最好 3 分别采用560A 568H原丝增强PA66 制得PA66 GF 560A 及PA66 G F 568H 复合材 测试其 学性能结果如表3所示 表3PA66 GF 560A PA66 GF 568H 复合材 的 学性能项目PA66 GF 560A PA66 GF 568H 拉伸强度 MPa200 4202 7拉伸弹性 模 GPa10 9911 05断裂伸长率 3 874 10弯曲强度 MPa310 8 311 4弯曲弹性模 GPa10 549 93冲击强度 kJ m 284 695 3 缺口冲击强度 kJ m 212 3613 96从表3可见 PA66 GF 568H 复合材 的拉伸强度 弯曲强度 冲击强度都较PA66 GF 560A 复 合材 高 特别是复合材 的缺口和无缺口冲击强度均提高10 以上 2 2短切原丝增强PA66复合材 的耐水解性能表4为135 下乙二醇煮 200h后复合材 的 学性能及其保留率 从表4可以看出 浸润剂调整优化后的568H增强PA66复合材 的耐水 解性能明显提高 表4135 下乙二醇煮200h后复合材 的 学性能及其保留率项目PA66 GF 560A 数值保留率 PA66 GF 568H 数值保留率 拉伸强度 M Pa95 847 8109 053 8拉伸弹性模 GPa4 6842 64 6041 6 断裂伸长率 6 94179 37 40180 5弯曲强度 MPa140 245 115 8 650 9弯曲弹性模 GPa4 6243 84 5245 5冲击强度 kJ m 270 283 083 187 2缺口冲击强度 kJ m 216 61134 420 11144 12 3短切原丝增强PA66复合材 的耐温性能将两种短切原 丝在300 条件下灼烧10min 验证其浸润剂的耐温性 表5为560A 568H两种短切原丝在300 条件下10min的烧失率 表5560A 568H短切原丝在300 条件下10min的烧失率项目短切原丝 560A短切原丝568H浸润剂烧失率 30 29 21从表5可以看出 浸润 剂调整优化后 其耐温性有很大提高 568H短切原丝比560A短切原丝 能适应较高温度环境 适用于较高 温度材 为此将两种短切原丝在高温PA46中验证其性能 表6为560A 568H两种短切原丝增强PA46的 学性能测试结果 表6PA46 GF 560A PA46 GF 568H 复合材 的 学性能项目PA46 GF 560A PA46 GF 568H 拉伸强度 MPa193 6214 5拉伸弹性 模 GPa9 439 78断裂伸长率 4 084 39弯曲强度 MPa294 131 8 2弯曲弹性模 GPa9 279 43冲击强度 kJ m 268 586 2缺 口冲击强度 kJ m 211 5012 52从表6可以看出 PA46 GF 568H 复合材 的 学性能都远远高于PA46 GF 560A 浸润剂的调整优 化 提高了浸润剂的耐温性 能有效适用于较高温度的材 568H短切原丝可以用于增强PA46等高温材 3结论 1 PA66 GF 568H 复合材 较PA66 GF 560A 具有 高的 学性 能 特别是冲击性能提高幅度 大 2 PA66 GF 568H 较PA66 GF 560A 复合材 有 好的耐水解性 能 3 568H短切原丝的浸润剂较560A具有 好的耐温性 4 PA46 GF 568H 复合材 的各方面性能较91 等短切原丝增强 尼龙复合材 的性能研究2PA66 GF 560A 好 参考文献 1 卡恩R W 哈森P 克雷默E J 复合材 的结构与性能 M 吴人洁 等译 京科学出版社 1 999 2 机械工程手册电机工程手册委员会 工程材 M 京 机械工业出版社 1996 3 刘相东 彭晓东 刘江 等 偶联剂 对短玻纤增强PA66微观结构及性能研究 J 工程塑 应用 xx 3 1 7 1 4 4 葛铁军 于文强 李越 润滑剂对玻纤增强PA66 的机械性能影响 J 阳化工学院报 xx 4 320 323 5 刘广建 靳艳英 偶联剂对池窑法玻纤增强P A66性能影响 J 塑 工业 xx 9 30 32 6 王旭 胡燕 唐伟 等 玻纤增强PA66复合材 的耐乙二醇性能研究 J 塑 工业 xx 4 29 32 7 张伟 别群梅 黄德段 等 耐水解 醇解 玻璃纤维增强PA66的研究 J 工程塑 应用 xx 34 9 12 14 STUDY ONPROPERTIES OFCHOPPED STRANDSREINFORCED PAPOSITESZhang Zhijian Zhang Jianzhong Lu Weili Jushi Fiberglass Research Institute Zhejiang KeyLaboratory forFiberglassResearch Jushi GroupCo Ltd Tongxiang314500 China ABSTRACT Byoptimizing theformula ofsizing agentfor choppedglass fiber GF strands560A usedas normallyreinforcingpolyamide PA the newtype choppedGF strandsproduct568H wasdeveloped The strandswere usedto reinforcePA andPA GFposites wereprepared the mechanical properties the performancehydrolysis resistanceand heatresistance weretested The re sults showedthat PA GF positereinforce bythe improvedproduct568H hadbetter mechanicalproperties especially theincreasedrange ofthe charpyimpact waslarger and theperformance ofhydrolysis resistanceand heatresistance ofthe positewere increasedlargely The applicationsof PA GF positeswere extended KEYWORDS choppedstrands hydrolysis resistance nylon 櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆mechani calproperties朗盛新型阻燃聚酰胺66受 业青睐近日 朗盛推出的 聚酰胺 PA 66Durethan DPA KV30FN00作为消费类电子产品阻燃部件材 在亚洲市场取得了巨大成 功 新型PA66拥有较宽的注塑加工窗口 这种材 可以轻松处 1mm以下的膜壁厚度 如应用于插塞接头中 在许多应用中 它被用于代替阻燃聚对苯二甲酸丁二酯 PA46及聚 邻苯二甲酰胺 目前许多消费类电子产品制造商已经停止使用卤素阻燃塑 以提高 环保绩效 越来越多的企业开始选择 含红磷的无卤阻燃塑 是因为其固有的 暗色能够防止相应的部件颜色发亮 红磷在温暖或潮湿环境下与金属接触时还会造成腐蚀 PA的添加剂 仅具有阻燃性而且 含红磷 因而在近期特别受欢迎 根据美国产品安全测试和认证机构保险商实验室 UL 的UL94标准 进 的测试表明 Durethan DPAKV30FN00具有高阻燃性 厚度为0 4 3mm的试件通过了测试并被评为V 0类 热塑性塑 很难点燃 火焰时间很短 在对厚度为0 8 3mm的试件根据IEC60695 2 12进 的灼热丝测试 中 该材 在960 时达到了最佳的塑 灼热丝可燃性指数 GWFI 值 在电阻丝点火 HWI 和高安培电弧点火 HAI 测试中 该材 被列 入最佳性能水平类别 PLC0 这使其成为符合UL508标准的极佳绝 缘材 PA66的电性能也非常高 其相比 电起痕指数为600V 这意味着它具 有很高的耐电痕性 因此被列入UL黄卡上的最佳类别 这一性能可大大降低应用中因 电产生的短 和设备故障风险 朗盛推出的PA66Durethan DPAKV30FN00非常适合用于插塞接头 线圈架和小USB插头等薄壁部 件 慧聪网 高刚耐热聚丙烯