GF增强PA66复合材料注塑制品熔接痕强度改善研究

通过在聚酰胺66 (PA66)中加入不同含量玻璃纤维,进行了玻纤增强PA66复合材料注塑制品熔接痕强度变化规律的研究。在获取最佳玻纤含量的情况下,利用研制的熔接痕样条振动模具进行了不同振动参数条件下玻纤增强PA66复合材料制品熔接痕强度变化规律的研究。研究结果表明,在本实验条件下,不同含量玻纤增强PA66复合材料注塑制品的熔接痕强度存在最佳值,即当玻纤质量分数为40%时,熔接痕强度达到最大值;在玻纤质量分数为40%时,引入振动力场能进一步提高制品熔接痕强度,且振动参数存在最佳值:当振动频率为40 Hz时,制品拉伸强度达到最大值,当振动频率为50 Hz时,制品弯曲强度、冲击强度均达到最大值。在振动力场的作用下,随着频率加大,PA66基体与玻纤均更易沿着熔体流动方向移动,玻纤在制品熔接痕区域相互穿插形成交织结构,从而提升熔接强度。

可激光焊接PA66增强复合材料的制备及其性能研究

以聚酰胺66(PA66)作为基体树脂,玻璃纤维(GF)作为增强材料,通过熔融挤出法制备了可激光焊接的PA66增强复合材料。研究了非结晶的半芳香族聚酰胺、扁平GF、润滑剂OP蜡和色粉对PA66增强复合材料力学性能和激光透射性能的影响。结果表明:共混非结晶的半芳香族聚酰胺树脂、使用扁平GF可以显著提升PA66增强复合材料的激光透射性能;润滑剂OP蜡的使用对PA66增强复合材料的激光透射性能影响很大,添加质量分数为0.5%的OP蜡,PA66增强复合材料的激光透射性能下降55.6%;随着样品厚度的增加,PA66增强复合材料的激光透射性能逐渐降低;非结晶的半芳香族聚酰胺的加入可以改善PA66增强复合材料的耐热性能。

PA66/GF增强复合材料的应用改性研究进展

对近几年来聚酰胺66/玻璃纤维(PA66/GF)增强复合材料的阻燃改性、耐磨改性、界面改性、吸水性改性、力学性能改性、加工工艺改性等方面的研究情况进行了综述,并对目前PA66/GF增强复合材料的发展方向进行了展望。

共聚PA6/66在PA66/GF复合材料中的应用

以共聚尼龙(PA)6/66和POE-g-MAH作为增韧剂,采用熔融共混法对PA66/玻璃纤维(GF)复合材料进行增韧改性,考察两种增韧剂用量对其结晶行为、力学性能、热变形温度(HDT)和熔体流动速率(MFR)的影响。结果表明,高用量的POE-g-MAH对复合材料中PA66的结晶有一定阻碍作用,而共聚PA6/66对PA66的结晶性能影响较小;随着共聚PA6/66和POE-g-MAH用量的提高,PA66/GF复合材料的冲击强度明显提高,拉伸强度、弯曲强度和HDT则逐渐下降;与POE-g-MAH相比,共聚PA6/66对拉伸及弯曲强度和HDT的不利影响较小,且略微提高了复合材料的MFR,而POE-g-MAH大幅降低了复合材料的MFR。当两种增韧剂的质量分数均为12%时,共聚PA6/66和POE-g-MAH增韧的复合材料的无缺口冲击强度和缺口冲击强度基本相当,但前者在拉伸强度、弯曲强度、HDT和MFR方面均有更明显的优势。

螺杆结构及转速对玻璃纤维增强PA66复合材料力学及流变性能的影响

通过改变挤出机的螺杆结构及螺杆转速,研究了熔融挤出过程中,剪切强度的变化对聚酰胺66/玻璃纤维复合材料力学及流变性能的影响。结果表明,当螺杆后段的捏合块数量由7块减少到4块,且螺杆转速为120r/min时,熔体受到的机械剪切应力最小,在挤出过程中有效地减少了玻纤的断裂,使其平均长度最长,复合材料的力学性能最高。聚酰胺66中加入玻璃纤维能显著影响复合材料的流变行为,玻纤的平均长度越长,与基体间的作用就越强,共混体系的复数黏度及动态储能模量也越高。

螺杆组合对玻纤增强聚酰胺66纤维长度及力学性能的影响

研究了在同向双螺杆挤出机不同混合段螺杆组合下制备玻璃纤维(GF)增强聚酰胺66(PA66)复合材料时的纤维破坏情况,并通过沿螺杆轴向取样分析纤维长度沿挤出方向的变化规律,研究了不同螺杆组合对制品力学性能的影响,设计出适合于PA66/马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)/GF体系的螺杆组合。结果表明,合理设计纤维加入后的螺杆组合可以有效提高剩余纤维长度及制品的力学性能,同捏合块相比,使用反向齿形盘能够在提供较强混合能力的同时保证较低的剪切强度,从而有利于保持纤维长度,并有助于纤维的分散及物料的混合;将混合元件分开布置,并用输送元件将其分隔开,有助于提高输送能力,保持纤维长度。

三聚氰胺聚磷酸盐/硼酚醛协效体系阻燃PA66/GF复合材料的研究

采用氮磷型阻燃剂三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与硼改性酚醛树脂(BPF)组成的复合阻燃体系对玻纤(GF)增强尼龙66(PA66)复合材料进行阻燃,获得了阻燃性能优异、力学性能良好的增强复合材料,研究了协效阻燃剂BPF/MPP配比、BPF/MPP用量及GF用量对阻燃复合材料阻燃性能的影响,采用微型燃烧量热和质量保持率分析方法研究了阻燃复合材料的燃烧及成炭行为,对复合阻燃剂的协效机理进行了讨论。结果表明,当BPF在BPF/MPP中的质量分数为15%时,添加25%BPF/MPP复合阻燃剂可使20%GF增强PA66复合材料达到V–0(1.6 mm)阻燃级别,极限氧指数增加至25.3%,拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度分别为116 MPa,132 MPa,7.1 kJ/m2。该复合材料可满足高性能无卤阻燃的使用要求。

混杂纤维/POE-g-MAH复合增强PA66耐磨材料

采用双螺杆挤出机制备聚酰胺66(PA66)/碳纤维/玻璃纤维材料和PA66/碳纤维材料,另外加入相容剂马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE–g–MAH)来改善相界面的相容性,同时评价其力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:在碳纤维增强PA66材料的研究过程中引入玻璃纤维可降低最高界面温度并且使摩擦系数降低,有助于改善PA66材料的摩擦学性能,共混物的摩擦过程以磨粒磨损和粘着磨损为主。此外,在添加入玻璃纤维后,15%混杂纤维填充比15%碳纤维单独填充的PA66材料拉伸强度提高9.89%,冲击强度提高34.02%;而添加入20%混杂纤维与20%碳纤维单独填充的PA66材料相比,拉伸强度提高了71.65%,冲击强度提高了26.23%。

硼酸锌对氮磷协效阻燃玻纤增强尼龙66性能的影响

为提高三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和二乙基次膦酸盐(OP)协效阻燃玻纤(GF)增强尼龙66(PA66)的综合性能,引入少量的无机阻燃剂硼酸锌(ZB)作为协效剂,系统研究了不同添加量的ZB对阻燃材料的阻燃性能、热稳定性、力学性能和白度的影响。结果表明,当MPP和OP的总添加量为15%,复配0.5%的ZB时,阻燃GF增强PA66的垂直燃烧阻燃等级达到UL94 V–0级,且热释放总量由MPP/OP体系的15.4 k J/g降为13.7 k J/g;ZB的引入促进了连续、致密炭层的形成,增强了凝聚相阻燃;ZB增强了阻燃材料的热稳定性,ZB复配量为1.0%的阻燃材料的初始降解温度提高到了301℃,有效避免了加工过程中的降解;当ZB添加量为1.0%时,阻燃材料的拉伸强度和缺口冲击强度分别为100.9 MPa和4.22 k J/m^2,均优于未添加阻燃剂的纯GF增强PA66;同时,样品的白度得到了明显提升,有利于阻燃GF增强PA66的工业化应用。

增强增韧尼龙66工程塑料结晶行为的研究

采用ＤＳＣ技术，对增强增韧尼龙６６（ＰＡ６６）进行了结晶行为的研究。实验结果表明，在合金化改性ＰＡ６６结晶过程中，所填充的玻纤（ＧＦ）增强剂起成核剂作用，而共混低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）及其马来酸酐接枝物（ｇＭＡＨ）等增韧剂，使成核作用下降，总的成核作用顺序是：ＰＡ／ＧＦ＞ＰＡ／ＧＦ／ＬＤＰＥｇＭＡＨ＞ＰＡ／ＧＦ／ＰＰ＞ＰＡ／ＧＦ／ＰＰｇＭＡＨ。

PA66/GF微复合材料的制备与界面性能

采用不同涂层含量的玻璃纤维(GF)制备了GF增强尼龙(PA)66(PA66/GF)微复合材料。对不同涂层含量的纤维表面形貌分别进行了扫描电子显微分析和原子力显微分析,研究了涂层含量、纤维表面形貌与微复合材料界面剪切强度(IFSS)之间的关系。结果表明,当涂层质量分数为0.131%时,纤维宏观表面均一,微观区域表面粗糙,微复合材料的IFSS最大。在较低温度下,提高温度及水溶液的存在会破坏GF与树脂基体之间的结合;在较高温度下,随着老化时间的增长,GF涂层发生分解,破坏了涂层的结构,使得纤维与树脂基体结合变差,导致IFSS迅速降低。

玻璃纤维增强尼龙66改性研究进展

阐述了玻璃纤维增强尼龙66在增韧改性、阻燃改性、耐溶剂改性、耐磨改性、界面改性、复合改性和制备工艺改进等方面的研究进展。指出玻璃纤维增强尼龙66目前常用的增韧方法是与弹性体和高韧性聚烯烃共混,而阻燃改性的有效手段是添加微胶囊化红磷和P-N型阻燃剂。

热处理工艺对玻纤增强聚酰胺66抗老化性能的影响

通过宏观力学性能测试和微观表征方法研究了不同热处理工艺对25%短玻璃纤维(GF)增强聚酰胺66(PA66)固定板抗老化性能的影响。将用不同热的处理工艺25%GF/PA66固定板放入恒温恒湿环境中(25℃,相对湿度70%),进行定期取样测试。结果表明,热处理温度对湿热老化时的吸湿增重率有明显的影响。20℃水煮温度处理比100℃在降低固定板吸水率、强度保持率及硬度保持率方面均具有更好的效果;“靠模”的加入使得吸湿增重率有轻微下降,总体上有利于拉伸强度和弯曲强度的保持率。但“靠模”的加入使得硬度的数值和保持率均有轻微下降。通过扫描电镜观察弯曲断裂面可以证明,4种热处理工艺下,试样在湿热老化后,玻璃纤维与PA66基体保持了良好的界面黏结强度。因此,实验结果证明“靠模”+常温水煮对25%GF/PA66固定板的吸湿增重率、拉伸强度、弯曲强度和硬度具有良好的保持效果,可有效提高GF/PA66注塑制品的抗老化性能,这为玻纤增强PA66材料的抗湿热老化研究提供了借鉴和参考。

无卤阻燃玻璃纤维增强PA66的冲击断裂行为研究

采用电子记忆式冲击试验机研究了玻璃纤维（GF）、镁离子改性聚磷酸蜜胺盐无卤阻燃剂（Mg-MPP）及改性剂马来酸酐接枝EPDM（EPDM-MA）对聚酰胺66（PA66）基复合材料冲击断裂行为的影响。结果表明：纯PA66及PA66／GF的断裂行为依赖于引发能，韧性指数分别为0．660和0．675，表现为脆性断裂；而添加Mg-MPP及EPDM-MA主要影响断裂的扩展阶段，韧性指数分别为0．833和0．883，说明阻燃剂及冲击改性剂的存在增加了材料的韧性。

PPS/PA66/GF复合材料的制备及性能研究

在聚苯硫醚(PPS)树脂基体中引入聚酰胺66(PA66),随着PA66含量增加,PPS/PA66共混物的拉伸强度和弯曲强度逐渐下降,结合PPS/PA66共混物的相形貌分析,提出了通过玻璃纤维(GF)的引入,制备具有互锁结构的PPS/PA66/GF三元体系复合材料,达到同时提高复合材料的强度、刚度及韧性的目的。分别考察了短玻璃纤维(SGF)和中长玻璃纤维(LGF)增强PPS/PA66的综合性能。结果表明,GF的引入显著提高了共混物的力学性能,同时,PPS/PA66/SGF和PPS/PA66/LGF复合材料的扫描电子显微镜和动态力学性能分析都表明共混物内部形成了一个高度互锁的结构。

镁离子改性MPP对玻璃纤维增强聚酰胺66的阻燃研究

研究了三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和镁离子改性三聚氰胺聚磷酸盐(Mg-MPP)分别对玻璃纤维增强聚酰胺66(PA66)的阻燃效果、热降解行为以及力学性能的影响。结果表明,在相同添加量的情况下,添加Mg-MPP比添加MPP有着更高的阻燃效率,氧指数提高了近16%。同时还提高了材料的热稳定性,起始分解温度提高26．5℃,残炭量增加。此外,Mg-MPP阻燃玻璃纤维增强PA66的力学性能明显优于MPP阻燃玻璃纤维增强PA66,其拉伸强度、弯曲强度和悬臂梁缺口冲击强度分别比后者提高了11．8%、6．5%和18．5%。

长玻璃纤维增强PA66复合材料的综合性能及其影响因素研究

利用定制的熔融浸渍装置制备了长玻璃纤维增强聚酰胺66(PA66/LGF)复合材料,并对其力学性能、界面黏结性等进行了表征,探讨了玻璃纤维含量、润滑剂含量、相容剂含量以及切粒长度等因素对复合材料性能的影响,得到了PA66/LGF复合材料优化的配方设计与切粒长度。结果表明,当玻璃纤维含量为43%(质量分数,下同)、切粒长度为12 mm的PA66/LGF复合材料拉伸强度为230 MPa,断裂伸长率为7.1%,弯曲强度为369 MPa,缺口冲击强度为62 kJ/m^(2),无缺口冲击强度为90 kJ/m^(2)。

不同形态玻璃纤维对尼龙66结构与性能影响

采用双螺杆挤出机将尼龙66(PA66)和短切玻璃纤维(GF)熔融共混,通过侧喂料口方式加入圆柱状和两种不同扁平度的GF,制备生产出GF增强PA66复合材料PA66/GF。采用电子万能试验机、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜等研究了不同GF形态复合材料的力学性能、结晶能力、断面形貌和热稳定性等指标,并分析了GF在PA66基体中的分散性,探讨了PA66/GF复合材料力学性能与微观结构之间的关系。结果表明,圆柱状GF复合材料的整体力学性能优于扁平GF复合材料,随着GF含量增加,复合材料性能提高显著,但扁平GF复合材料的冲击强度较圆柱状GF复合材料更为优异,随着扁平度的增加,冲击性能有所提高;不同形态GF的复合材料具有显著的各向异性,但对其熔融结晶行为及热稳定性的影响程度较小。

玻璃纤维增强聚酰胺66耐冷却液性能研究

从冷却液对材料力学性能影响的角度出发,研究了玻璃纤维增强聚酰胺材料在冷却液中的老化作用。选用质量分数为30%的玻璃纤维增强聚酰胺66(PA66/30%GF)开展冷却液热老化试验(1008 h,125℃),研究在冷却液加速热老化过程各阶段材料的弯曲强度和冲击性能,并从微观结构的变化来分析其机理。结果表明,杜邦和索尔维的PA66/30%GF经历1008 h老化后,弯曲强度大于70 MPa,性能保持率超过25%,适宜在冷却液环境中长期使用。

高含量玻璃纤维增强PA66/PA6I复合材料的制备及性能研究

采用双螺杆挤出机制备了高含量玻璃纤维增强聚酰胺66 (PA66)/聚间苯二甲酰己二胺(PA6I)复合材料,对不同配比的复合材料进行了表面性能、成型收缩率、吸水率、热变形温度、力学性能的研究。结果表明,添加PA6I可以有效改善复合材料的表面性能,当PA6I含量大于10%时,复合材料表面浮纤消失;复合材料的成型收缩率、吸水率、热变形温度均随着PA6I含量的增加而降低,复合材料的力学性能随着PA6I含量的增加先增加后降低;当PA6I含量为10%时,复合材料的拉伸、弯曲、缺口冲击性能均达到最大值。