高含量玻璃纤维增强尼龙复合材料的制备与性能

采用双螺杆挤出机分别制备了质量分数60%玻璃纤维增强尼龙(PA)6 (PA6+60%GF)和质量分数50%玻璃纤维增强PA66 (PA66+50%GF)两种高含量玻璃纤维增强PA复合材料,研究了螺杆组合、尼龙树脂以及助剂对材料力学性能、注塑制品外观、长期耐热氧老化性能和耐乙二醇性能的影响。结果表明,采用厚、薄啮合块及齿形螺纹混合元件的螺杆组合以及减少玻璃纤维停留时间可制得力学性能优异的复合材料。通过金相显微镜观察材料粒子烧蚀后的玻璃纤维形态,发现力学性能优异的材料中玻璃纤维的长度较长(0.3～0.5 mm)且分布较均匀。PA树脂的黏度与种类对材料注塑制品的外观影响十分明显,采用流动性好的树脂材料尤其是具有星型结构的PA6树脂可获得更好的制品外观。除此之外,芳香胺类抗氧剂能显著提升PA6+60%GF的长期耐热氧老化性能,复配耐水解剂(含铜盐与有机胺)与芳香胺类抗氧剂并用能显著提升PA66+50%GF的长期耐热氧老化性能和对乙二醇的抵抗能力。     

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.     

玻璃纤维增强PA6材料尺寸稳定性的影响因素

通过双螺杆挤出机熔融共混制备玻璃纤维增强聚酰胺6（PA6）材料,分析了环境湿度、成核剂、热处理对玻璃纤维增强PA6材料尺寸稳定性的影响。结果表明,吸湿膨胀和内应力释放收缩共同影响玻璃纤维增强PA6材料的尺寸变化,前者为主导因素;环境湿度越高、时间越长,玻璃纤维增强PA6材料的尺寸变化率越大,且在垂直流动方向上的尺寸变化率大于流动方向上的;环境湿度越低,达到相同吸水率需要的时间越长,吸湿溶胀作用越明显,玻璃纤维增强PA6材料的尺寸变化率越大;随着成核剂用量的增加,玻璃纤维增强PA6材料的尺寸变化率降低,用量为0.5份时最优,成核剂用量继续增加,玻璃纤维增强PA6材料尺寸变化率下降不大;热处理促进玻璃纤维增强PA6材料内应力释放收缩,与吸湿膨胀相反作用降低材料的尺寸变化率。     

玻璃纤维增强PA6/PP合金的制备及其热老化性能研究

通过双螺杆共混挤出方法，考察了不同的相容剂对聚己内酰胺/聚丙烯(PA6/PP)合金力学性能的影响，并制备了不同种类、不同配比的30%玻璃纤维增强PA6/PP合金材料。在此基础上，通过加入不同添加量或不同种类抗氧剂讨论了玻璃纤维增强PA6/PP合金的热老化性能。结果表明：玻璃纤维增强PA6/PP合金老化后的力学性能保持率随抗氧剂1010添加量的增加而升高；使用亚磷酸酯热稳定剂H161得到的玻璃纤维增强PA6/PP合金的老化性能失效时间超过1 000 h,具有良好的耐热老化性能。     

啮合同向双螺杆挤出机的螺杆构型对玻璃纤维增强PA66/PA6合金力学性能的影响

研究了在加工温度、螺杆转速、喂料速度等加工工艺相同的情况下,不同螺杆构型对玻璃纤维增强PA66/PA6合金产品力学性能的影响。结果表明：合理的螺杆构型可以得到力学性能优良的玻璃纤维增强PA66/PA6合金产品。通过对螺杆构型的调整,玻璃纤维增强PA66/PA6合金产品的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别由56MPa、100MPa、64J/m提高至169MPa、238MPa、136J/m。     

PA6相对黏度对玻纤增强PA6复合材料性能的影响

通过混合尼龙6 (PA6)(M2000/M2800)制备不同相对黏度的玻璃纤维增强PA6复合材料,测试其力学性能、流动性和光泽度。结果表明,相对黏度越低,玻璃纤维增强PA6复合材料的冲击强度越低,拉伸强度和弯曲强度越大;玻璃纤维增强PA6复合材料具有更高的表面光泽和流动性。     

无卤阻燃增强高流动性尼龙6的研究

采用高流动性尼龙(PA)6为原料,制备了一系列玻璃纤维(GF)增强无卤阻燃PA6材料。考察了材料配方和挤出工艺对改性材料阻燃性能、力学性能、热性能及熔体流动速率(MFR)的影响,并对其原因进行了分析。结果表明,与普通PA6相比,高流动性PA6由于熔体黏度低、MFR高,有利于无卤阻燃剂和GF在基体材料内的混合和分散,因此在同样配方和工艺条件下,显示出更好的阻燃效果与更优的力学性能。     

退火处理对PA6共混改性材料力学性能的影响

制备了玻璃纤维(GF)增强尼龙6(PA6/GF)、GF和马来酸酐接枝(乙烯/辛烯)共聚物(MAH-g-POE)增强增韧PA6(PA6/GF/MAH-g-POE),研究了不同退火温度和退火时间对PA6改性材料力学性能的影响.结果表明,PA6的力学性能与退火工艺有很强的关联性,添加GF和MAH-g-POE共混改性后,材料力学性能对退火工艺的依赖性仍然比较强,选择合适的退火工艺条件可以改善材料的力学性能.     

长玻璃纤维增强尼龙6复合材料力学性能的研究

研究以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)为界面相容剂的长玻璃纤维增强尼龙6(LGF/PA 6)复合材料的力学性能,并与短玻璃纤维增强尼龙6(SGF/PA 6)复合材料的力学性能进行对比。结果表明:LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均随着玻璃纤维含量的增加呈直线上升趋势,玻璃纤维质量分数达到40%时,增强效果十分显著;在添加相同含量的玻璃纤维时,LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量低于SGF/PA 6复合材料;2种复合材料的冲击强度均随着玻璃纤维含量的增加呈非线性增加,当添加相同含量的玻璃纤维时,LGF/PA 6复合材料的冲击强度高于SGF/PA 6复合材料;两种界面相容剂均改善了玻璃纤维与PA 6的界面性能,显著提高了复合材料的冲击强度,其中添加PP-g-MAH的LGF/PA 6复合材料的冲击强度的提高高于添加POE-g-MAH的,但拉伸强度和弯曲强度均有不同程度降低,其中添加POE-g-MAH的LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量下降得较为明显。     

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比添加加PP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％。     

玻纤增强尼龙6的挤出工艺及力学性能

采用长玻纤连续添加和短切玻纤制备了玻纤增强尼龙6(PA6)复合材料。主要考察了玻纤含量、玻纤种类以及挤出工艺条件对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的冲击断面和拉伸断面及玻纤形态进行了观察。结果表明,采用短切玻纤加入时,玻纤含量对GF/PA6复合材料的力学性能影响很大。随玻纤含量的增加,复合材料的力学性能越来越高,断裂伸长率变低。加工工艺参数对复合材料的力学性能有影响。采用长玻纤连续添加时,玻纤的添加位置对复合材料的性能影响不大。在玻纤含量相同时,采用长玻纤连续添加得到的材料力学性能明显优于采用短切玻纤时的性能。玻纤能均匀地分散在PA6基体中,玻纤的保留长度和长度分布对复合材料的性能有直接影响。     

GF增强PA6复合材料的力学与摩擦性能研究

采用熔融共混法制备玻璃纤维(GF)增强尼龙(PA)6复合材料,研究了GF含量对PA6/GF复合材料力学性能和摩擦性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的磨损机理进行分析.结果表明,GF显著影响复合材料的力学性能和摩擦性能,GF质量分数为15%时增强效果较好,PA6/GF复合材料的缺口冲击强度比纯PA6提高5倍,摩擦因数降低43%,磨损量减少33%.GF含量较低时,PA6/GF复合材料的磨损以磨粒磨损和粘着磨损为主,含量较高时则主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损.     

Preparation and Mechanical Properties of Long Glass Fiber Reinforced PA6 Composites Prepared by a Novel Process

Summary: Long glass fiber reinforced PA6 (LGF/PA6) prepregs were prepared by impregnating PA6 oligomer melt into reinforcing glass fiber followed by subsequent solid‐state polymerization (SSP) to obtain LGF/PA6 composite pellets. A conventional injection‐molding machine suitable for short glass fiber reinforced composites was applied to the processing of the prepared composites, which reduced the fiber length in the final products. Mechanical properties, thermal property, and fiber length distribution of injection molding bars were investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the impact fracture surfaces and the surfaces of glass fiber after the SSP. It was found that the LGF/PA6 composites were of favorable mechanical properties, especially the impact strength, although the average length of glass fiber was rather short. By this novel process, the content of glass fiber in composite could be high up to 60 wt.‐% and the maximum level of heat distortion temperature (HDT) was close to the melting temperature of PA6. SEM images indicated the favorable interfacial properties between the glass fiber and matrix. The glass fiber surfaces were further observed by SEM after removing the matrix PA6 with a solvent, the results showed that PA6 macromolecules were grafted onto the surface. Furthermore, the grafting amount of PA6 was increased with SSP time.

SEM images of impact fracture surfaces of LGF/PA6 composites (left) and of glass fiber surfaces after removing PA6 with 5 h SSP (right).     

反应挤出玻璃纤维增强尼龙6工艺初探

采用双螺杆挤出机作为聚合反应器，进行反应挤出玻璃纤维增强尼龙6的操作工艺条件探索。结果显示，加入未经处理的玻璃纤维对聚合影响较大，复合材料中的单体含量较纯反应挤出尼龙6的高，处理过的玻璃纤维与尼龙6经反应挤出后，材料的性能各项指标有明显提高。     

高灼热丝阻燃增强回收PA6的制备

利用双螺杆挤出机制备了玻纤阻燃增强回收聚酰胺6(PA6)系列复合材料,探讨了红磷母粒(P)、氢氧化镁[Mg(OH)2]、三聚氰胺尿酸盐(MCA)、硼酸锌(ZnBO3)、增韧剂乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)对阻燃增强回收PA6力学性能及灼热丝温度的影响,采用力学测试方法、灼热丝试验仪研究了回收PA6复合材料的力学性能和灼热丝温度。结果表明:在阻燃增强回收PA6体系中,用P、MCA复配效果最好,当质量比为2/1的P/MCA和POE-g-MAH加入量(质量分数)分别为2%和5%时,材料的拉伸强度为123.6 MPa,缺口冲击强度为10 kJ/m2,1.6 mm阻燃等级为V-0,灼热丝温度达到810℃,满足电子电气对材料高灼热丝温度的要求。     

抗静电增强尼龙6的研制

以非离子和阴离子型抗静电剂组成复合抗静电体系，用玻璃纤维为增强剂，研制成具有良好的抗静电和机械性能的抗静电增强尼龙６，研究了抗静电复合体系构成，玻璃纤维含量对抗静电增强尼龙６性能的影响，并对其流变性能进行了考察。     

耐磨高强度尼龙6材料的研究

介绍耐磨高强度尼龙６材料的制备和性能。采用复合耐磨剂－玻纤和尼龙６多元复合共混改性技术制备了耐磨高强度尼龙６材料,结果表明,耐磨剂和玻纤对提高材料的力学性能有协同效应、耐磨剂含量对材料的熔点无影响,但能提高材料的结晶度和热变形温度,耐磨剂在玻纤在改性尼龙６中的总量比不超过４０％为宜,其中耐磨剂的含量比不超过１０％为宜。     

成膜剂对纤维增强PA66的力学性能影响

在浸润剂中除了偶联剂对无碱玻璃纤维增强PA66复合材料力学性能有明显提升作用外,成膜剂的种类及用量对PA复合材料的力学性能也起着极为重要的作用。结果表明,当配方中偶联剂用量为0.5%、成膜剂2用量为2%、成膜剂3用量为4%、润滑剂用量为0.1%时,玻纤增强PA66的力学性能最佳。     

汽车动力转向油罐用塑料托套的研制

从原料的选择、结构设计等方面对汽车动力转向油罐用塑料托套进行了研究,并测试了塑料托套的阻隔性能和密封性,最后将其与金属托套在工时和成本上进行了对比.结果表明,采用15%玻璃纤维增强的尼龙6制造的塑料托套具有较好的阻隔性能和密封性,完全满足使用要求,其与金属托套相比,具有少的工时和较低的成本.     

玻璃纤维增强聚氨酯反应注射成型

在研究增强聚氨酯反应注射成型(RRIM-PU)化学组成和RRIM工艺性能的基础上,以玻璃纤维作为增强剂,研制了RRIM聚氨酯增强复合材料,并对其制品性能进行了研究。结果表明,加有玻璃纤维的聚氨酯RRIM材料,热稳定性能和力学机械性能显著提高,并在RRIM工艺要求范围内,材料的性能随着玻纤含量的增加而显著提高,可制得性能优越的RRIM-PU增强复合材料。