纤维增强尼龙66现状
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纤维增强xx66现状
1玻璃纤维增强xx66
玻璃纤维(GF)的比强度和杨氏模量比尼龙大10-20倍,线性膨胀系数约为尼龙的,吸水率接近于零,具有耐热和耐化学药品性好的特点。
从1955年开始,玻璃纤维就用于热塑性塑料的增强改性领域。
目前,国外对高GF含量PA66的研究较多,研制出的高GF含量的PA66材料具有高刚性。
如美国杜邦公司生产的Zytel70G43L BK031,日本ICI公司的VertonRF700-10和RA-D7008,日本Tonya公司生产的Airman CM 3001G45,德国BASF公司生产的Ultramid A3WGIO以及法国Rhoda公司的Technyl A216V50,A218V40,A218V50等。
与国外相比,国内对GF增强PA66材料进行了理论研究和产品开发。
刘相果等研究了偶联剂对GF增强P66力学性能和微观性能的影响,研究发现用经偶联剂Al100与偶联剂
A、B协同处理的GF增强PA66复合材料的干态拉伸强度约为170MPa。
赵文等人开发了轴承保持架用的30wt%GF增强PA66专用料,该专用料采用有机抗氧剂,干态拉伸强度在175MPa左右。
化学工业部成都有机硅应用研究技术服务中心开发出高硬度GF增强PA66的桑塔纳轿车专用塑料,达到上海大众汽车有限公司TL-52062技术标准要求。
石家庄市柴油机厂的栗彦荣报道了用40%的GF增强PA66制作风冷柴油机的全塑风扇,材料的马丁耐热可达265℃,拉伸强度200MPa,常温下的冲击强度为18kJ/㎡,低温-40℃则达22K/J,还能够减少收缩率。
研究者还在GF增强的基础上,开发出一系列新牌号。
如美国杜邦开发的阻燃增强Zytel超韧PA66新牌号FR5Ohf。
高GF含量增强PA66可以提高PA66的强度、尺寸稳定性和降低吸水率,但是也带来一系列的问题。
当GF的含量超过40%时,复合体系的熔体粘度增大,不仅使加工成型困难,而且制品容易出现玻纤外露、表面粗糙的不良现象。
特别是玻纤含量高的PA制品尤其严重,限制了它的应用范围。
针对这一缺点,日本旭化成公司和东丽公司在PA66中加入少量芳香组分进行共聚,分别得到90G系列和CM3506G50。
由于GF与PA的线膨胀系数存在很大的差异,因而
易产生热残余应力,使基体的耐冲击性、疲劳强度、压缩强度等下降。
2碳纤维增强尼龙66
碳纤维(CF)具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、抗蠕变、导电、传热等特点。
碳纤维在使用前须进行表面处理。
它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
与传统的玻璃纤维(GF)相比,杨氏模量是其3倍多;它与芳纶纤维(KF)相比,不仅杨氏模量是其2倍左右,而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性出类拔萃。
用CF增强改性的PA66具有高模量、低密度、耐疲劳、抗蠕变、耐磨、耐化学腐蚀、低吸水率和低翘曲性,主要应用于航天、航空、军事等领域。
美国Wilson-Fiberfil国际公司使用40﹪碳纤维增强PA66,其弯曲强度提高到
275.8MPa,拉伸强度为
317.12MPa,可代替其他高刚性金属材料,在国防和宇航领域得到广泛应用。
日本是研究CF增强PA66最多的国家,住友化学工业株式会社生产了SmuipolyeA144,三菱人造丝生产了PyrofilpelletN66C30和N66C40。
我国化工部北京化工研究院使用Buss捏合机工艺生产的相同CF含量的CF增强PA66,拉伸强度为
304.1MPa,弯曲强度为
422.8MPa,弯曲弹性模量为
25.5GPa,缺口冲击强度为
10.2kJ/m2
,热变形温度为255℃,模塑收缩率为
0.2%。
研究者Fukushima等还发现用天然结晶石墨纤维复合PA66,可获得比无定形PA66/CF更高的模量。
3芳纶纤维增强xx66
芳纶纤维(KF)具有密度小、强度高、对缺口不敏感等优点,利用芳纶纤维增强的PA66复合材料具有密度小、强度高、刚性好、耐疲劳、耐应力开裂和耐磨等特点。
与玻璃纤维增强的尼龙相比,具有优异的各向同性,模塑收缩和热膨胀几乎与流动性无关,但机械强度不及玻璃纤维和碳纤维增强的尼龙。
美国Sihikau的研究表明,KF与PA66的相容性好,制造过程中,可不添加偶联剂。
若是对芳香纤维进行适当的表明处理,如经BrN/H3表面处理,可使PA66基体在界面处形成双层薄而紧密的横穿结晶,在一定范围内抵消表面的破坏,从而使复合材料的力学性能纵向杨氏模量在研究范围内大幅提高。
但是郑玉婴等认为KF进行表面处理有利于形成横晶的同时,基体中远离纤维的球晶之间间往往会出现新的界面区域,此区域容易在结晶过程中出现内应力及裂缝,导致基体本身的破坏,而不是出现纤维和基体聚合物间的界面脱粘破坏行为,从而使复合材料的力学性能下降。
⒋结论
比较上述三种纤维对PA66的增强改性,发现CF的模量是GF的3-5倍,应该具有更好的刚性和强度,但是CF成本高,且增强材料较脆。
而KF比GF与PA66的相容性好,且不易发生翘曲等问题,但是其力学性能如拉伸强度不及GF 和CF增强的材料。