高强耐磨纤维用PA6/PA1010复合材料的制备及摩擦磨损性能研究

文章通过熔融共混方法制备高强耐磨纤维用聚酰胺6/聚酰胺1010(PA6/PA1010)复合材料,利用力学性能、摩擦磨损性能等测试,研究了PA6/PA1010复合材料的性能。测试结果表明:PA6和PA1010的质量配比为92∶8时,复合材料的拉伸强度达69.32 MPa,冲击强度为12.324 kJ/m^(2),较PA6材料分别提高3.7%和30%;同时,复合材料的摩擦因数和磨损质量随PA1010添加量的增加而下降,分别达43.8%和46.4%。因此,PA1010的适量添加对熔融共混方法制备的PA6/PA1010复合材料具有增韧和提升摩擦磨损性能的作用。

La_2O_3填充PA1010复合材料的摩擦磨损性能

采用热挤压方法制备了不同La2 O3含量的尼龙 10 10 (PA10 10 )复合材料。测定了复合材料的密度和硬度 ,在MM 2 0 0型环块试验机上考察了其摩擦磨损性能。用光学显微镜观察了材料表面磨痕和转移膜形貌。结果发现 :La2 O3能显著改善PA10 10的摩擦学性能 ,尤其是填充量为 15 %的PA10 10复合材料减摩耐磨性能最佳 ,其摩擦系数从未填充的 0 .87降到 0 .3 3 ,磨损率降低近 1个数量级。PA10 10的磨损主要表现为严重犁削、粘着、疲劳和塑性变形 ,其转移膜不均匀 ,且有脱落现象。PA10 10 15 %La2 O3复合材料的磨损主要表现为轻微犁削 ,其转移膜薄而致密 ,且均匀光滑。

稀土化合物填充PA1010复合材料的摩擦学特性

采用热挤压注模方法制备了含不同稀土化合物如 Ce O2 ,La F3,La2 O3的尼龙 1 0 1 0 ( PA1 0 1 0 )复合材料 .测定了复合材料的密度和硬度 ,在 MM- 2 0 0型环 -块实验机上考察了其摩擦磨损性能 ,用光学显微镜观察了材料表面磨痕和转移膜形貌 .研究结果发现 ,添加稀土化合物可改善PA1 0 1 0的摩擦学性能 ,尤其是填充 La2 O3的 PA1 0 1 0复合材料的减摩、耐磨性能均最佳 .PA1 0 1 0的磨损主要表现为粘着、疲劳和塑性变形 ,其转移膜不连续 ,且有脱落现象 .PA1 0 1 0 - 1 5 % La2 O3复合材料的磨损主要为磨粒磨损 ,其转移膜致密光滑 ,薄而完整 。

纳米SiO_2、硅灰石复合填充PA1010复合材料的摩擦学性能研究

用纳米SiO2机械包覆硅灰石填充尼龙1010制备复合材料,对复合材料进行拉伸、硬度和摩擦磨损实验,并与纯硅灰石填充尼龙1010的复合材料进行对比。结果表明:纳米SiO2机械包覆硅灰石填充尼龙1010大幅度提高了尼龙复合材料的耐磨性,降低了摩擦因数;当纳米SiO2/硅灰石复合颗粒填充质量分数为20%时,复合材料达到最低摩擦因数0.307和最低磨损量1.27 mg,分别比纯尼龙降低了51.35%和55.86%。

偶副特性对GF增强PA1010复合材料摩擦学性能的影响

制备了35％玻璃纤维增强尼龙1010复合材料，在环－块磨损试验机上研究了复合材料在不同偶副特性下的摩擦学性能。结果表明在给定试验条件下，对偶副为45钢时复合材料的磨擦系数和磨损最小，且随对偶副表面粗糙度的增加，复合材料的摩擦系数降低，而磨损量持续增大。

LiCl对PA1010/LiCl复合材料结构与性能的影响

采用熔融挤出的方法制备了尼龙1010/氯化锂(PA1010/Li Cl)复合材料,研究了Li Cl对PA1010结晶行为和力学性能的影响。结果表明:Li Cl的加入能降低PA1010的结晶温度,使PA1010的结晶度降低,提高复合材料的透明性,当Li Cl质量分数为6%时,PA1010已经完全不能结晶。并且Li Cl的加入能够提高复合材料的拉伸强度和冲击强度,当Li Cl质量分数为4%时,复合材料的冲击强度最大。

CaCl_2含量对PA1010/CaCl_2复合材料结构与性能的影响

采用熔融挤出的方法制备了PA1010/CaCl2复合材料,研究了CaCl2含量对PA1010/CaCl2复合材料的结晶行为、力学性能及流动性能的影响。结果表明:CaCl2的加入提高了PA1010的结晶速率和结晶温度,降低了PA1010的结晶度;随着CaCl2含量的增加,拉伸强度及断裂伸长率先增大后减小,弯曲强度先减小后增大,缺口冲击强度逐渐增大,熔体质量流动速率及热变形温度逐渐减小。

单向CF/PA6复合材料性能劣化及老化寿命预测

利用热压成型工艺制备出碳纤维(CF)/尼龙6(PA6)复合材料单向板,并将复合材料试样置于蒸馏水热水浴中,分别在25,60,80℃下进行不同时间的湿热老化,再对湿热老化后复合材料试样进行吸湿测试、三点弯曲测试、微观形貌表征,探究复合材料的吸湿规律、力学性能劣化规律和微观形貌变化,并对复合材料的长期寿命进行预测。结果发现,复合材料在25,60℃下的吸湿行为基本符合Fick扩散定律,而80℃下在老化最后阶段出现了背离Fick扩散定律现象。复合材料的弯曲强度随老化温度、老化时间的增加呈下降趋势,分别在25,60,80℃下老化120 d后,试样弯曲强度分别下降了22.78%,25.0%,26.25%。但是老化温度、老化时间对弯曲弹性模量无显著影响,且CF与PA6树脂之间的界面黏合性能随着温度、时间的增加逐渐变差。以绍兴2021年平均温度作为服役温度,基于加速老化测试模型和阿伦尼乌斯理论建立了CF/PA6复合材料在服役环境下剩余弯曲强度的预测模型,可预测到1 400 d后,CF/PA6复合材料的弯曲强度保留率在64.8%左右。

OMMT改性PA1010/纳米CaCO_3纳米复合材料的非等温结晶和熔融行为的研究

通过加入两种不同层间距纳米有机蒙脱土(OMMT)在双螺杆挤出机上运用熔融共混方法制备尼龙(PA)1010/纳米CaCO3/OMMT三元纳米复合材料,以差示扫描量热仪(DSC)对PA1010纳米复合材料的非等温结晶行为和熔融行为进行研究,确定重要参数。结果发现,OMMT的加入促进了晶核的生成,同时提高了PA1010的结晶温度,使得结晶度提高。层间距小的OMMT会使PA1010纳米复合材料基体的结晶度增加,熔点下降,熔融峰向低温区偏移,结晶更加完善。

尼龙1010/蒙脱土纳米复合材料的合成与表征

通过插层聚合制备了尼龙 10 10 /蒙脱土纳米复合材料 ,测试了材料的力学性能、耐溶剂性 ,并通过SEM、WAXD、DSC等分析手段 ,研究了蒙脱土在聚合物基体中的分散情况及聚合物结晶行为。实验结果表明 ,通过单体插层聚合方法所制得的复合物 ,其性能较尼龙 10 10有较大提高 。

炭纤维和氧化铜增强尼龙1010复合材料的摩擦学性能及磨损机理

以注塑成型法制备了无机填料 Cu O和炭纤维增强尼龙 10 10 (PA10 10 )复合材料 ,采用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了复合材料的摩擦磨损性能 ,分析了磨损表面和转移膜形貌 .研究结果表明 :Cu O和炭纤维可以显著改善尼龙复合材料的摩擦学性能 ,以 2 0 % CF- 10 % Cu O- PA10 10的耐磨性能和拉伸强度最高 ;在摩擦过程中炭纤维促进 Cu O还原生成单质铜微粒 ,形成具有良好自润滑性能的含铜转移膜 。

纳米HA/PA6复合材料的体外生物活性

研究了PA6和纳米HA/PA6复合材料在模拟体液(SBF)中的行为变化,用IR,XRD,SEM和EDS等手段对材料的表面变化进行了分析,讨论了PA6和纳米HA/PA6复合材料的稳定性、亲水性和生物活性。结果表明:在SBF中PA6的吸水率大概在6%左右,纳米HA/PA6复合材料的吸水率有少量下降,PA6和纳米HA/PA6复合材料出现一定的溶解和降解。在SBF中,PA6表面形成Ca,P化合物中的Ca/P比例为1.12,与HA的理论值1.67有一定的差别;HA/PA6复合材料在其表面形成了HA沉积物和碳酸取代的磷灰石沉积物,Ca/P逐步变化为1.67,表现出较好的生物活性。复合材料表面沉积的HA和原来合成的HA具有相近的结晶形貌,该复合材料可作为优良的骨修复填充材料和组织工程支架材料。

碳纳米管增强PA6复合材料的机理

在探讨碳纳米管的加入对 PA6复合材料力学性能影响的基础上 ,用扫描电镜 (SEM)、拉曼光谱和特性粘数法对碳纳米管增强 PA6复合材料的机理进行了初步探讨。结果表明 ,碳纳米管的加入提高了PA6的强度 ,此时碳纳米管能以纳米状态均匀地分布在基体中 ,且碳纳米管与 PA6之间在界面存在一定的相互作用 ,同时碳纳米管在原位复合过程中未对高分子链段的增长带来负面影响 ,反而使 PA6的聚合程度略有增大。

可反应性纳米SiO_2/尼龙1010复合材料的制备和力学性能

以可反应性纳米SiO_2(RNS)为填料,用熔融共混法制备SiO_2/尼龙1010纳米复合材料,表征其力学性能并研究了增强和增韧机理.结果表明,在熔融共混过程中RNS与尼龙1010发生了强烈的界面相互作用,提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量;而纳米SiO_2的表面有机修饰层使材料的韧性有所提高.纳米SiO_2质量分数为1.0%的复合材料拉伸强度最大,比纯尼龙1010的高4%;而0.7%纳米SiO_2的复合材料断裂伸长率和弹性模量最大,分别比纯尼龙的高16.6%和13.4%.

改性PA66复合材料的摩擦磨损性能研究

采用双螺杆挤出造粒工艺制备出改性耐磨PA66复合材料,考察了复合材料的力学性能、摩擦磨损性能以及摩擦性能与润滑剂种类、纤维含量、载荷和对磨时间之间的关系,用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对复合材料的磨损表面进行观察,用X射线光电子能谱仪(XPS)对磨损表面的磨屑进行元素分析。结果表明:在干摩擦条件下玻璃纤维(GF)、聚四氟乙烯(PTFE)和二硫化钼(MoS2)可显著改善PA66复合材料的力学性能和耐磨性能,GF含量为30wt%时PTFE比MoS2对PA66耐磨改性效果显著,GF为35wt%时同时添加PTFE和MoS2的复合材料耐磨性能最好。随着摩擦时间的增大,复合材料摩擦系数先增大后减小并趋于稳定;随着载荷的增大,复合材料摩擦系数和磨耗量增大。PA66复合材料的磨损主要以疲劳磨损和磨粒磨损为主。

混杂纤维增强PA66复合材料扶正器的研究

采用注塑工艺制备了碳纤维(CF)/玻璃纤维(GF)混杂增强尼龙66(PA66)复合材料,并在模拟高含水及高腐蚀两种井况下分别进行摩擦磨损、线胀系数对比和冲击试验,最终筛选了15%CF/20%GF和20%CF/20%GF两种混杂纤维增强PA66,制成了新型油井用扶正器,利用扫描电子显微镜对材料的磨擦表面及冲击断口进行了观察与分析。结果表明,在高含水的稀油井中,适合使用15%CF/20%GF增强PA66扶正器;在高含水的稠油井中,由于井下温度较高,20%CF/20%GF增强PA66扶正器与15%CF/20%GF增强PA66扶正器相比,尺寸稳定性更好,耐磨性更高,因此适合该类油井。

PA6/纳米CaCO_3复合材料的制备和性能

在适宜的条件下将纳米CaCO_3用硬脂酸通过超高速混合进行表面处理,采用熔融共混工艺制备了PA6/纳米CaCO_3复合材料。结果表明,纳米CaCO_3含量为1份左右时复合材料的拉伸强度达到最大值,比PA6高约11％;纳米CaCO_3含量10份左右时复合材料缺口冲击强度达到最大值,比PA6高约40％;复合材料的拉伸弹性模量随纳米CaCO_3含量增加而提高,在纳米CaCO_3含量为10份时较PA6提高约20％,20份时提高约30％。

PA6/粘土纳米复合材料的流变性能

采用毛细管流变仪测定了原位聚合的 PA6/粘土纳米复合材料及 PA6的流变性能。结果表明 :在实验条件下 ,纳米 PA6属于假塑性流体 ,其非牛顿指数小于 PA6。在 2 40℃时 ,当剪切速率大于660 s-1时 ,纳米 PA 6的表观粘度小于 PA6,且随粘土含量的增加而逐渐降低。当剪切速率小于 932 s-1时 ,纳米 PA6的粘流活化能大于 PA6,说明纳米

可反应性纳米SiO_2/尼龙1010复合材料的热性能和结晶行为

采用熔融共混法制备可反应性纳米SiO2(RNS)/尼龙1010复合材料。通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)研究RNS对尼龙1010的热力学性能和结晶行为的影响。结果表明:RNS的加入没有改变复合材料的结晶形态,但其晶格尺寸发生了一定程度的改变;同时提高了复合材料的热稳定性,使其熔融温度升高,结晶温度降低,结晶程度更加完善。

共插层剂改性蒙脱土制备尼龙1010/蒙脱土纳米复合材料

以间甲酚(MC)、尼龙66盐(NS)分别与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)共插层改性蒙脱土,制备了尼龙1010/蒙脱土纳米复合材料。TG和WAXD实验结果表明,采用共插层剂改性的蒙脱土的片层间距显著增大,且热分解温度较高;蒙脱土的引入改善了尼龙1010的拉伸性能、弯曲性能和热变形温度,冲击韧性基本保持;蒙脱土的加入可能改变了尼龙1010的结晶结构,且使尼龙1010的结晶温度升高。共插层剂两组分所起的作用不同,CTAB的插入有利于蒙脱土片层间距的扩开,MC和NS则起到了界面相容剂的作用,有利于基体树脂与蒙脱土片层的复合。