柴油机用GF/Nylon 6冷却风扇破坏的原因及改进措施

介绍了柴油机冷却风扇的结构,生产风扇的材料及大众公司尼龙6性能,分析了环形风扇发生疲劳破坏的原因及主要裂纹起源,提出了改进冷却风扇性能的措施。

不同截面类型玻纤增强PA6的性能

对比研究了扁平玻纤及圆形玻纤增强尼龙6 (PA6)复合材料的力学性能、流动性能、收缩翘曲情况、摩擦性能及线膨胀系数(CLTE)。结果表明,随着玻纤含量增加,扁平玻纤及圆形玻纤增强PA6复合材料力学性能均增加,但熔体流动速率(MFR)降低;相同玻纤含量下,与圆形玻纤相比,扁平玻纤增强PA6复合材料的拉伸强度、弯曲强度及弯曲弹性模量较低,简支梁缺口冲击强度及MFR较高。在玻纤含量30%的条件下,不同扁平玻纤及圆形玻纤增强PA6复合材料性能存在差异,通过收缩率测试分析,扁平玻纤复合材料比圆形玻纤具有更低的收缩率及横纵收缩比,扁平比越高,横纵收缩比越低,翘曲度越小;通过MFR及注塑螺旋线测试,发现扁平玻纤复合材料具有更好流动性、更高流长比,扁平比越高优势越明显,有利于成型加工;通过滑动摩擦测试结果看出,扁平玻纤复合材料具有更低摩擦系数,随着扁平比增大,摩擦系数越低;通过热机械分析检测,扁平玻纤复合材料在垂直流动方向CLTE低于圆形玻纤,且流动方向和垂直流动方向CLTE差异也较小。扁平玻纤增强材料能改善传统圆形玻纤增强体系的一些不足,优化产品性能。

原位聚合法制备连续玻璃纤维增强尼龙6复合材料的改性和性能

尼龙6(PA6)树脂具有优异的性能,其连续纤维复合材料在汽车、航空航天领域具有广泛应用。但是PA6树脂熔融后黏度较高,不易对连续纤维充分浸渍,并且连续纤维与PA6的复合材料界面黏附性较差,限制了其复合材料的性能和应用。针对这些问题,文中对连续玻璃纤维增强尼龙6(CGF/PA6)复合材料开展了研究。首先,采用阴离子开环聚合制备PA6,确定了其最佳制备工艺;其次,用硅烷偶联剂KH550(AP)对连续玻璃纤维(CGF)进行改性,并对其进行了红外光谱表征;最后,通过原位聚合法制备了CGF/PA6复合材料,研究了AP改性对CGF/PA6复合材料力学性能的影响,并对CGF/PA6复合材料的拉伸断口进行了扫描电镜分析。结果表明,AP被键合到了CGF表面,AP改性可以增强CGF/PA6复合材料的界面黏附性,从而使CGF/PA6复合材料的拉伸强度得到改善,当AP用量为2%时,CGF/PA6复合材料的拉伸强度高达88.52 MPa,此时,复合材料的断裂伸长率最低,为4.90%。CGF/PA6复合材料的冲击强度变化不大,均在50 k J/m2左右,说明复合材料的韧性受CGF表面改性影响较小。

玻纤增强尼龙6材料水煮后性能变化

玻纤增强尼龙6材料因其独特的材料特性在使用过程中会吸水,进而会引起性能和尺寸的变化,在实际的使用过程中材料性能是处于一个动态的变化过程的,会对产品造成应用功能的波动。为了更好地掌握此变化规律,进而在使用过程中进行控制,通过研究水煮时间对玻纤增强尼龙6材料吸水率的影响,分析不同吸水率下物理性能和尺寸的变化;再将煮水后的尼龙6复合材料放置在23℃±2℃,相对湿度为50%±5%的标准环境中对其吸水率的变化及物性性能的变化进行研究分析,得出变化规律曲线图。结果表明:玻纤增强尼龙6材料吸水速度和水温存在较大关系,水温越高吸水率越快,吸水后其拉伸强度、弯曲弹性模量等刚性指标下降,冲击强度指标则上升;在23℃±2℃,相对湿度为50%±5%的标准环境放置后随着时间的增加,复合材料的吸水率会趋向一个平衡值,拉伸强度、弯曲弹性模量、冲击强度等指标会有不同程度的变化;最终得出30%玻纤增强尼龙6材料的饱和吸水率在6.67%左右,平衡吸水率值在2.53%左右,在实际应用中可参考此值进行水处理。

玻璃纤维质量分数对尼龙6/玻璃纤维复合材料性能的影响

采用双螺杆挤出机制备了玻璃纤维(GF)增强尼龙6(PA6)复合材料,系统地研究了GF质量分数对PA6/GF复合材料的力学性能、热性能、密度、吸水性和加工流动性的影响。结果表明,PA6/GF复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、密度和热变形温度均随着GF质量分数的增加而增加,而吸水率和熔融指数随着GF质量分数的增加而减小。形态结构显示,当GF质量分数为30%时,GF在PA6基体中得到了有效的包裹和分散。

GF增强PA6渔网再生料性能研究

对废旧尼龙6(PA6)渔网进行分级回收,采用玻璃纤维(GF)、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)和硅烷偶联剂(KH550)对其进行改性。结果表明:加入GF可以提升再生料的缺口冲击强度、弯曲模量等力学性能,但会降低其熔体流动速率(MFR);当GF质量分数为30.00%时,随着POE-g-MAH用量的增加,3种再生料的缺口冲击强度均逐渐升高,弯曲模量均先升高后降低,均在POE-g-MAH质量分数为5.00%时达到最大值;当GF,POE-g-MAH,KH550的质量分数分别为30.00%,5.00%,0.25%时,一级品和二级品的再生料的焊接强度均超过54.0 MPa,满足制品焊接要求。

玻纤增强高流动性尼龙6的研究

以不同含量玻璃纤维(GF)增强改性高流动性及线型尼龙(PA)6,研究了其性能。结果表明,GF增强高流动性PA6材料的熔体流动性明显高于GF增强线型PA6材料,尤其当GF质量分数为50%～60%时,GF增强高流动性PA6材料仍然具有良好的表面性能,综合力学性能明显优于GF增强线型PA6材料。

氮磷无卤阻燃剂阻燃玻纤增强尼龙6的研究

采用热聚合的方法制备了氮磷无卤阻燃剂M PP,用于阻燃玻纤增强尼龙6。通过在阻燃体系中引入成炭催化剂杂多酸(HPA)和阻燃改性剂(CR),成功地解决了玻纤增强尼龙6燃烧时的“烛芯效应”问题。系统研究了HPA和CR对玻纤增强尼龙6阻燃性能的影响。结果表明,所制备的阻燃剂M PP是由三聚氰胺聚磷酸盐和三聚氰胺焦磷酸盐构成,以前者为主。杂多酸和CR对M PP具有协效阻燃作用,加速了尼龙6燃烧时的成炭化学反应,改善了炭层结构。当在阻燃体系中添加2%的杂多酸和2%的CR时,玻纤增强尼龙6可达到UL 94 1.6 mm V-0级的阻燃性能,并具有良好的力学性能。

常压等离子体处理对锦纶6纤维性能的影响

针对等离子体处理改善纤维材料性能的问题,通过显微镜表征染料在纤维横截面的扩散,探索常压等离子射流处理对锦纶6纤维性能的影响。采用DCA322动态接触角仪测得纤维的前进角和后退角分别降低10°～20°和20°～30°。通过普通、荧光和激光扫描共焦3种显微镜观察发现,染料在纤维横截面的扩散增加,从而证明常压等离子体射流处理改善了锦纶6纤维的吸湿和染色性能。扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析结果表明,常压等离子体射流处理使纤维表面变得粗糙,并在纤维表面引入极性基团,有利于纤维吸湿和染色性能的提高。

碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备与表征

提出一种表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备方法并加以表征.通过对碳纤维表面的-COOH和-OH官能团进行异氰酸酯化并用己内酰胺稳定化,再将碳纤维加入到己内酰胺单体融体中,采用阴离子聚合方法制得表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料.红外和热重分析都表明,碳纤维表面已接枝上异氰酸酯和己内酰胺.热重分析计算得接枝率为2.69%.用DSC研究复合材料的非等温结晶和熔融行为,结果表明碳纤维对基体尼龙6具有异相成核作用,并且结晶速度提高;碳纤维表面接枝的尼龙6在结晶前期对晶体生长有诱导和促进作用,而在结晶后期有位阻作用,使晶体的粒度变小,结晶的完善程度降低.拉伸实验表明,碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的拉伸强度与MC尼龙6相近.

长玻璃纤维增强尼龙6的力学性能研究

采用一种新的熔融浸渍工艺制备了长玻纤增强尼龙6复合材料,研究了玻纤含量、玻纤长度分布对复合材料力学性能的影响。结果表明,在玻纤质量分数为50%时复合材料的拉伸强度为234MPa,弯曲强度为349MPa,弯曲弹性模量为11.4GPa,缺口冲击强度为313J/m,综合力学性能明显优于短玻纤增强尼龙6复合材料。

高流动性PA6在GF增强PA66体系中的应用

以尼龙(PA)66和高流动性PA6为基体树脂,采用熔融共混方法制备了PA66/高流动性PA6/GF复合材料,考察了高流动性PA6用量对复合材料的结晶熔融行为、热变形温度(HDT)、熔体流动速率(MFR)、表面性能和力学性能的影响。结果表明,在GF质量分数为40%的情况下,当高流动性PA6用量不高于基体树脂总质量的20%时,复合材料表现出PA66的结晶熔融行为特征,HDT随高流动性PA6用量的增加略有下降;随高流动性PA6用量增加,复合材料的MFR显著提升;当高流动性PA6用量达到基体树脂总质量的20%时,复合材料制品表面浮纤问题得到解决,此时复合材料的拉伸和弯曲强度与未加高流动性PA6时相当,简支梁和悬臂梁缺口冲击强度则分别提高了17.6%和16.4%,MFR为18.3 g/10 min,较未加高流动性PA6时提升1倍,具有最佳的综合性能。

EVA对竹纤维/尼龙6复合材料性能的影响

用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)对竹纤维(BF)/尼龙6(PA6)进行增韧改性,研究了EVA含量对BF增强PA6力学性能、热性能、形貌和加工性能的影响。研究表明,添加EVA可提高30%BF/PA6复合材料的韧性、熔体流动性和热稳定性。与BF相比较,EVA趋于提高PA6的结晶性能。添加8%EVA的30%BF/EVA/PA6复合材料可获得较高的冲击强度,其主要源于EVA产生的能量耗散以及BF、EVA和PA6之间存在较好的界面黏附和应力传递。

制备尼龙-6镀银纤维的实验研究

用表面化学镀银的方法制备了尼龙-6镀银纤维，称量镀银前后纤维的质量并计算出银层的厚度，得出了硝酸银体积质量、葡萄糖体积质量、镀液pH值、镀池温度值，并实验研究了镀银时间等因素对纤维镀层厚度的影响。通过实验得出该纤维的最佳镀银条件：硝酸银体积质量为0.02g／mL；葡萄糖体积质量为0.035g／mL；镀液pH值为12；镀池温度为40℃；镀银时间为2h。镀银后纤维的物理机械性能变化不大，电阻率明显下降。

玻纤增强尼龙6的断裂研究

通过对不同玻纤含量的玻纤增强尼龙复合材料(GFPA)的性能及断口形貌的研究,得出GFPA的宏观力学性能的变化可由断面形貌特征来定量表征。拉伸强度随拉伸断口断面平坦区面积与断面总面积之比AP/A0的变小而提高,Izod缺口冲击强度随GFPA的断面粗糙度参数RS的提高而线性提高。断面形貌的变化与玻纤在基体树脂中的应力集中作用及对裂纹扩展的阻碍作用有关。

γ-射线辐照对尼龙6纤维结构的影响

过去的大多数研究表明,高能射线辐照会引起聚乙烯及聚丙烯等稀烃类聚合物分子链交联及降解,而且会导致结晶度下降。张利华等人最近的研究表明,对于尼龙1010塑料,仅当辐照剂量高到一定程度后,辐照才会破坏结晶。此外,Stowe等人曾经研究过近紫外线对尼龙66纤维结构的影响,结果表明,在空气气氛中的近紫外辐照主要导致尼龙66纤维降解,并使纤维结晶度提高。有关高能射线辐照对高度取向的合成纤维结构及性能的影响的研究尚不多见。本工作将讨论γ-射线对于尼龙6纤维结构的影响。

原位聚合玻纤-尼龙6热塑性复合材料的研究

研究了己内酰胺开环聚合反应,确定了适用于RTM方法原位制备玻纤织物增强热塑性复合材料的工艺。结果表明:表面处理可抑制玻纤对单体的阻聚作用,使单体转化率达97%,尼龙6的分子量大于3.0×105;制备的玻纤方格布增强尼龙6复合材料的力学性能比纯尼龙6有显著提高。SEM分析表明复合材料有着良好的界面连接。

纺织结构碳纤维增强尼龙6(CFF/PA6)复合材料的模压成型工艺

采用模压方法制备纺织结构碳纤维增强尼龙6（CFF／PA6）复合材料，研究了不同成型工艺下制备的复合材料的结构与力学性能。基于对PA6树脂基体的DSC分析，以及对不同温度下制备的复合材料进行外观形貌对比，确定最佳成型温度为250℃；调节模压成型压力，制备一系列CFF／PA6复合材料，并借助以下表征手段对复合材料结构与性能进行评价：采用静力学实验测试CFF／PA6的拉伸、弯曲和冲击强度，分析强度与韧性随成型压力的变化规律；采用密度法对CFF／PA6复合材料进行孔隙率测试，考察CFF／PA6复合材料模压成型压力对孔隙率的影响；借助扫描电子显微镜观察CFF／PA6复合材料的断面形貌。基于实验结果，最终确定CFF／PA6复合材料的模压成型压力为2．5—3MPa。在该条件下制备的CFF／PA6复合材料，冲击强度、弯曲强度和拉伸强度分别为67kJ／m^2、603．94MPa和321．82MPa。

星型尼龙6纤维的力学性能研究

采用熔融挤出的方法制备尼龙 6星型聚合物纤维 ,对所得纤维的强度、伸长、模量和回弹率进行测试 ,并考察了星型尼龙 6的应力松弛。结果表明 ,随三元酸含量减少 ,纤维强度逐步增加 ,但三元酸含量减少到一定程度 ,强度基本保持一定值 ;三元酸含量较高的星型尼龙 6纤维弹性比线型链高一些 ,当三元酸含量进一步提高时 ,弹性又有所下降 ;三元酸含量较高的纤维 。

阴离子原位聚合碳纤维增强尼龙6界面的研究

碳纤维表面可接枝上高聚物活性官能团,以调节复合材料中纤维与树脂之间的界面效应,从而改善复合材料的性能,通过控制接枝高聚物的结构可以很好的设计具有预定性能的界面层。热处理对纤维的强度不会造成影响,其表面官能团含量在1h附近达到最大值。未经异氰酸酯接枝处理的碳纤维表面没有聚合接枝尼龙大分子,热处理后再经过异氰酸酯处理,能明显看到尼龙分子接枝到纤维表面。当聚合单体中不添加活化剂,纤维表面的树脂接枝率可达到18.8%;单体中添加0.003的活化剂(占单体摩尔比),碳纤维表面的尼龙6接枝率只有7.65%,这是单体基体与纤维界面反应竞争的结果。碳纤维表面对原位聚合生成的尼龙以及改性尼龙结晶有很大影响,碳纤维未接枝处理时表面形成的横晶比较少;碳纤维接枝处理后可以看见纤维附近存在大量晶体结构,结晶体密度高,有利于材料性能改良。