环境吸湿对玻璃纤维增强尼龙66材料性能的影响

通过研究两种玻璃纤维(GF)增强尼龙(PA)[GF增强PA66(A3WG6,巴斯夫),简称复合材料A;自制PA66+30%GF,简称复合材料B]在环境温湿度条件下调节不同时间后的吸湿状态,探讨了不同时间调节后PA复合材料的拉伸强度、拉伸弹性模量、拉伸应变、冲击强度及收缩率与调节时间的关系,考察了材料在常温环境下调节时间与材料含水率的关系,同时分析了水分对PA复合材料性能影响的机理。结果表明,在试验范围内,PA复合材料在常温环境中的吸湿率随着调节时间的延长而增加,环境吸湿速率在16 h达到最高,在168 h后趋于平稳。吸湿后的PA复合材料拉伸强度随着调节时间的延长逐渐下降,拉伸应变和拉伸弹性模量变化相对较小,冲击强度则随着调节时间的延长逐渐增大。当PA66复合材料A、B在环境温湿度条件下调节168 h后,材料的含水率分别为0.207%和0.145%,材料的拉伸强度分别下降了14 MPa和15.3 MPa,损失率达到6.9%和7.8%。当PA66复合材料A、B在环境温湿度条件下调节960 h后,材料的含水率分别为0.578%和0.439%,材料的拉伸强度分别下降了38 MPa和35 MPa,损失率分别达到18.6%和18.2%,材料的冲击强度则提高了12.3%和45.7%。PA66复合材料A、B在相同环境温湿度条件下调节不同时间后的物理力学性能、吸湿状态呈相同趋势。

工艺参数对FFF制造碳纤维增强尼龙零件力学性能的影响与预测

以熔丝制造(FFF)技术加工了碳纤维增强尼龙零件,采用田口试验设计研究了填充图案类型、填充密度、层高和打印方向对零件拉伸强度的影响,利用径向基网络(RBF)预测了不同工艺条件下零件拉伸强度。基于信噪比分析发现,在研究的4个试验因素中,填充密度对零件拉伸强度的影响最显著,其他因素的影响有如下顺序:打印方向>层高>填充图案类型。熔丝制造最优参数水平组合为:填充密度100%,打印方向0°,层高0.1 mm,填充图案类型六边形,在最优参数组合下,零件拉伸强度试验值为114.09 MPa,高于方差分析的回归方程预测值(108.18 MPa)。当径向基网络中隐含层神经元个数为56时,预测零件拉伸强度的均方误差(MSE)最低,为0.003 2,预测最优参数组合下零件拉伸强度为113.24 MPa。径向基网络预测值与试验值的MSE为0.46,回归方程预测值与试验值的MSE则达到20.01,表明径向基网络预测熔丝制造技术加工的零件拉伸强度更准确。

增韧和吸水处理对玻纤增强尼龙材料性能的影响

尼龙材料(聚酰胺,PA)是一种性能优良的工程塑料,具有优异的力学性能、突出的耐热性、高模量等优点。汽车是尼龙最大的应用市场,尤其在全球汽车轻量化的趋势下,对尼龙材料进行增强增韧改性,可更广泛应用于汽车的零部件。本文对PA6材料,分别进行纤维增强(PA-GF)、“纤维增强+增韧剂”(增韧PA-GF)和“纤维增强+吸水”(吸水PA-GF)三种处理方式来调节并对比各状态下的材料力学性能,为具体汽车零部件的PA6材料选择应用提供性能参考和依据。

碳纤维增强尼龙复合材料表面改性研究进展

碳纤维增强尼龙复合材料因其轻质高强、具有优异的耐腐蚀和热稳定性等优点,在航空航天、汽车等领域得到了广泛应用。综述了近几年来碳纤维增强尼龙复合材料表面改性在干法、湿法和纳米材料多尺度三个改性方面的研究进展,描述了三种改性方式的机理原理、研究思路和技术手段,指出了该复合材料在力学性能和润湿性能等方面的优势,并总结了目前碳纤维增强尼龙复合材料表面改性存在的主要突出问题和相应的解决措施,最后针对该复合材料的研究方向和应用前景进行了展望。

碳纤维增强尼龙6反应注射拉挤成型实验平台研制

本研究自行设计研制了碳纤维增强尼龙6复合材料反应注射拉挤成型实验平台。将实验平台分为配胶系统与拉挤系统两个模块,通过对尼龙6阴离子聚合反应条件的分析及料液流量输出的计算,完成配胶系统的配置选型及拉挤单元加热模具的设计,结合碳纤维纱线的储存、预处理系统及牵引系统,完成实验平台的研制,并且通过实验平台的运转,制备出树脂固化完全且分布均匀,纤维体积含量为47.48%的碳纤维增强尼龙6复合材料平板。考虑到后续连续工业化生产需求,保证料液的持续供给,提出了一种连续在线配胶反应注射机的设计思路,为工业化生产的前期筹备工作提供参考。

阻燃长玻纤增强尼龙-6的研究进展

综述了阻燃长玻纤增强尼龙-6材料燃烧过程中的"烛芯效应"以及燃烧特性,重点总结了适用于该种材料的各种阻燃体系,包括阻燃剂类型、改性研究成果。根据近年来国内外阻燃长玻纤增强尼龙-6的现状,介绍了综合发展趋势。

阻燃玻纤增强尼龙66的研制及其应用

研究红磷阻燃母粒对玻纤增强尼龙66(PA66)阻燃性能的影响。结果表明,当红磷阻燃母粒的用量为14份时,玻纤增强PA66的阻燃等级可达到FV-0级;当红磷阻燃母粒的用量为12份并加入9份增容剂及少量氢氧化铝和氢氧化镁时,玻纤增强PA66具有较优异的综合性能,用该材料制作的空调继电器外壳和底板取得较好的使用效果。

玻纤增强尼龙66人工加速光老化性能的研究

采用扫描电子显微镜、傅里叶变化红外光谱和X射线光电子能谱仪对人工光加速老化过程中玻纤增强尼龙66复合材料的光老化性能进行了初步分析研究,结合材料力学性能变化规律,分析认为光加速老化过程中材料发生了自由基光氧化反应,导致分子链结构中C-C、C-N等化学键的断裂,材料表面出现了龟裂、粉化以及纤维的剥离和脱落等光老化现象,材料内部由于受光照影响较小,并未出现明显的光老化现象。

微胶囊化红磷阻燃剂的制备及其在玻纤增强尼龙66中的应用

为克服红磷直接应用于玻纤增强尼龙66中的缺点,研究了用原位聚合法制备微胶囊红磷的工艺,测试了样品的吸湿性以及表面包覆性能,并研究了其用于玻纤增强尼龙66的阻燃性能和力学性能。结果表明,制得的微胶囊化红磷应用于玻纤增强尼龙66中,不仅具有优良的阻燃性能(FV 0级),而且力学性能比单独应用红磷有所提高,加工工艺性能有较大幅度的提高。

偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙复合材料摩擦学性能的影响

在栓 -盘摩擦磨损试验机上考察了干摩擦条件下偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙 (PA10 10 )复合材料摩擦学性能的影响 ,采用光学显微镜观察分析了偶件表面转移膜的形貌 .结果表明 ,碳纤维能够明显提高 PA10 10的耐磨性能 ,当碳纤维增强相的质量分数为 10 %和 2 0 %时 ,增强 PA10 10复合材料的磨损率比非增强 PA10 10的降低 3～ 6倍 .这是由于碳纤维起到了承载作用并具有较强的抗犁削能力所致 .磨损表面形貌光学显微分析表明 :磨损前后偶件表面形貌发生了明显的变化 ;当偶件表面粗糙度 Ra 处于 0 .11～ 0 .13μm范围内时 ,复合材料的磨损率最低 ;随 Ra值的增大或减小微切削和转移膜疲劳脱落加剧致使复合材料的磨损率快速增大 .

热氧老化对阻燃型长玻纤增强尼龙6静动态力学及降解动力学的影响

研究了160℃不同热氧老化时间对阻燃型长玻纤增强尼龙6(FR/PA6/LGF)复合材料的静、动态力学性能及降解行为的影响。热与氧对FR/PA6/LGF复合材料的影响通过差示量热分析、动态力学性能分析、扫描电镜及力学性能表征。结果表明,虽然由动态力学性能分析可知热氧老化使得树脂基体分子链的刚性增加,但最终基体分子链断裂、降解导致老化试样表面出现的凹坑、微裂纹和脱粘在老化进程中占据了主导地位。利用Ozawa法求出了不同老化时间处理后FR/PA6/LGF热氧降解反应的活化能,结果表明热氧老化降低了阻燃材料的热稳定性,影响了其在不同燃烧区的阻燃效率。

三维混杂碳纤维/芳纶纤维增强尼龙复合材料力学性能研究

制备了三维混杂碳纤维 /芳纶纤维增强尼龙复合材料 (HY/PA)并对其力学性能进行了测试。研究表明 :由于芳纶纤维的加入 ,使碳纤维增强尼龙复合材料 (CF/PA)的抗冲击性能有了显著提高 ,HY/PA的抗冲击强度随芳纶纤维体积分数的增大而有所提高 ;另外 ,HY/PA在改善CF/PA的横向剪切强度的同时 ,也改善了芳纶纤维增强尼龙复合材料 (KF/PA)的纵向剪切强度 ;同时 ,混杂效应对HY/PA的弯曲性能的影响最为显著 ,HY/PA的弯曲强度、弯曲模量均高于任一种单一纤维复合材料。

纤维表面处理对三维编织碳纤维增强尼龙性能的影响

分别考察了几种纤维表面处理方法对碳纤维表面和复合材料性能的影响。结果表明,纤维表面处理使碳纤维的表面更粗糙;经过处理后的碳纤维表面含氧量明显提高,改善了碳纤维与基体的浸润性;空气氧化处理方法的综合效果比较理想;γ射线辐照处理除冲击强度稍低于空气氧化处理外,其弯曲强度、弯曲弹性模量尤其是剪切强度均高于空气氧化法;空气氧化与偶联剂复合处理的复合材料剪切强度最高。

特殊环境用通风机玻纤增强尼龙叶轮的研制

对玻纤增强尼龙6(PA6)进行了抗静电、阻燃改性,并将改性PA6成功应用于FSD-2×18.5型矿用抽出式局部通风机叶轮的生产。

玻纤增强尼龙1010的辐射稳定性研究

研究了玻纤增强尼龙１０１０（ＧＲＰＡ１０１０）和尼龙１０１０（ＰＡ１０１０）的力学性能受γ辐照工艺的影响。结果表明，ＧＲＰＡ１０１０和ＰＡ１０１０的拉伸强度σｓ受辐照剂量Ｒ的影响很小；在Ｒ＜０．５ＭＧｙ时，ＧＲＰＡ１０１０和ＰＡ１０１０的冲击强度σｉ和断裂伸长率εｓ皆随Ｒ的增加而降低；Ｒ＞０．５ＭＧｙ后，它们的εｓ继续随Ｒ的增加而下降，而ＧＲＰＡ１０１０的σｉ则不受Ｒ的影响。ＧＲＰＡ１０１０的辐射稳定性优于ＰＡ１０１０。

GF增强尼龙1010复合材料的摩擦学性能研究

制备了玻璃纤维 ( GF)增强尼龙 1 0 1 0复合材料 ,在环 -块磨损试验机上研究了复合材料的摩擦学性能 .结果表明 :GF含量对复合材料的摩擦学性能有显著影响 ,GF质量分数为 35%时增强效果较好 ;随着滑速的增加 ,GF增强尼龙 1 0 1 0复合材料的摩擦系数和磨损量持续上升 .干摩擦下的复合材料磨损以疲劳断裂和粘着为主 ,且纤维出现磨损、断裂及从基体中剥落的现象 .在油润滑下材料向对偶产生轻微的转移 ,与干摩擦相比复合材料的摩擦系数和磨损量大为降低 ;水润滑下的尼龙以化学腐蚀磨损和磨粒磨损为主 ,此时复合材料摩擦系数也有较大程度的降低 ,但磨损量较干摩擦增大 .

玻璃纤维增强尼龙复合材料新型增韧剂研究

以马来酸酐接枝反式-1,4-聚异戊二烯(TPI-g-MAH),马来酸酐接枝乙烯–辛烯共聚物(POE-g-MAH)、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)和马来酸酐接枝氢化苯乙烯–丁二烯–苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)为增韧剂,以质量分数为15%的玻璃纤维(GF)为增强剂,通过双螺杆挤出机制备了一系列增韧型GF增强尼龙(PA)6复合材料,研究了增韧剂种类及含量对复合材料力学性能和熔体流动速率(MFR)的影响。结果表明,随着增韧剂含量的增加,复合材料的缺口冲击强度逐渐上升,拉伸强度、弯曲强度和MFR逐渐下降;其中,EPDM-g-MAH对复合材料的增韧效果最好,TPI-g-MAH和POE-g-MAH次之,SEBS-g-MAH的增韧效果最差;当增韧剂质量分数均为10%时,TPI-g-MAH增韧的复合材料的缺口冲击强度与EPDM-g-MAH增韧的已相差不大,且相对于其它增韧剂,TPI-g-MAH增韧的复合材料的拉伸强度、弯曲强度和MFR下降幅度最小。综合可知,TPI-g-MAH对GF增强PA6复合材料增韧效果明显且对其强度和MFR影响最小,是一种新型高效的增韧改性剂。

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。

短切玻纤增强尼龙6的缺口拉伸性能

研究了短切玻纤增强尼龙6(PA6/SGF)的缺口拉伸性能。结果表明,在实验速度范围(0.1～500mm/min)内,PA6/SGF的拉伸断裂功主要消耗在裂纹萌生过程。一旦裂纹源尺寸达到临界值,裂纹瞬间扩展。拉伸位移随着拉伸速度的增加而降低,最大力值随着拉伸速度的增加先提高后降低。当拉伸速度达到300mm/min后,最大力值和拉伸位移急剧下降导致拉伸断裂功大幅度下降。PA6/SGF的缺口拉伸断面主要分为裂纹萌生区及裂纹扩展区,基体的塑性变形主要集中在裂纹萌生区,剧烈的塑性变形可使基体上出现明显的孔洞。在裂纹扩展区,裂纹的快速扩展导致基体断面平坦,且由于SGF的阻碍作用,基体具有断裂分层现象。

次膦酸类阻燃剂在玻纤增强尼龙6中的应用研究

以自制的苯基次膦酸铝(ALPP)为阻燃剂,采用极限氧指数测试、垂直燃烧测试、力学性能测试、热分析测试等方法,研究了ALPP及其复配阻燃体系对玻纤增强尼龙6(GFPA6)材料的阻燃性能、力学性能等方面的影响。结果表明,ALPP与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复配具有良好的阻燃协同效应,而添加硼酸锌(ZB)可以有效地促进阻燃材料成炭。当添加12%ALPP、6%MCA、3%ZB时,可以使30%玻纤增强尼龙6材料达到UL94 V-0级(3.2mm),极限氧指数达到31%,力学性能较好。