GF复合材料的力学性能研究.pdf

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1、蔡力锋，等：PA6／PUR—T／GF复合材料的力学性能研究5PA6／PUR．T／GF复合材料的力学性能研究木蔡力锋王缸荣林志勇(莆Kt学院环境与生命科学学院，莆田351100)(华侨大学材料科学与工程学院，泉州362021)摘要采用熔融挤出法制备了尼龙(PA)6／热塑性聚氨酯(PUR—T)／玻璃纤维(Cr)复合材料，研究了复合材料的力学}生能及其断面形貌。结果表明，PA6／PUR—T复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量较纯PA6明显降低，PA6／PUR．T／GF复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量明显高于PA6／PUR—T复合材料，当GF

2、质量分数超过30％时，PA6／PUR．T／GF复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量高于纯PA6。PA6／PUR—T／GF复合材料的冲击性能也明显优于纯PA6，体现了GF和PUR—T对PA6的协同增强和增韧。关键词尼龙6热塑性聚氨酯玻璃纤维复合材料力学性能断面形貌尼龙(PA)6是一种性能优异的工程塑料，具有悬臂梁冲击试验机：XCJ一40型，河北省承德市强度高、耐磨、自润滑、易于加工成型等特点，但其在材料试验机厂；干态和低温下冲击韧性差，限制了其应用领域]。扫描电子显微镜(SEM)：S一3500N型，日本选择合适的改性剂对PA6进行改性，

3、使其向高冲击Hitachi公司。强度、高性能化方向发展成为该领域的研究热1．3PA6／PUR．T／GF复合材料的制备点[2-43。将干燥后的PA6与GF按表1比例经双螺杆挤聚合物共混改性因其工艺简单，而且能够得到出机熔融挤出造粒制成母料，然后按一定配比与干性能连续变化的材料，所以其研究和应用得到很大燥的PUR-T粒料经高速搅拌机混合均匀，用双螺杆的发展。热塑性聚氨酯弹性体(PUR—T)兼有塑料和挤出机熔融挤出造粒，干燥后注塑成测试用标准试橡胶的特性，其作为弹性体可以在较宽的温度范围样。试样配方按质量分数计。内仍能保持较好的弹性，具

4、有良好的耐低温性能，且表1试样配方％冲击脆化温度低于一60℃，在某些性能上能够与试样编号PA6PUR．TGF110oPA6形成良好的互补。有研究表明，采用PURT共2928混改性聚合物，在提高材料韧性的同时，降低了材料38281Od72820的强度I6j。玻璃纤维(GF)增强是提高聚合物性562830能的有效方法，笔者采用熔融挤出法制备了PA6／652840PUR．T／GF复合材料，结合其断面形貌分析研究了1．4测试与表征GF和PUR．T对复合材料力学性能的影响。(1)力学性能测试1实验部分拉伸性能按GB／T1040—1992测试

5、，每组7条1．1原材料试样，取平均值。聚酯型PUR—T粒料：注塑级，福建晋江361度悬臂梁缺口冲击强度按照GB／T1843—2008测体育用品有限公司；试，试样尺寸为80nlmx10Inm×4mm，缺口类型为PA6粒料：CM1017，日本东丽公司；A型，摆锤能量0．5J，跨距60mm，缺口正置，每组7GF：EC14—76X15，北京长城塑料增强材料厂。条试样，取平均值。1．2仪器与设备(2)SEM分析双螺杆挤出机：SJSH一53／32型，南京橡塑机械试样拉伸断面与冲击断面直接喷金，在SEM下厂；观察其断面形貌，并拍照。高速搅拌机：

6、SHR一25A型，江苏张家港市轻工机械厂；}国家自然科学基金项目(50673030)，教育部科学技术研究电子万能试验机：CMT一6104型，深圳新三思重点项目(207146)，福建省自然科学基金项目(E0710014)计量技术有限公司；收稿日期：2009—12．176工程塑料应用2010年，第38卷，第3期2结果与讨论纤维断裂，复合材料也被破坏，发挥了良好的增强作2．1拉伸性能及拉伸试样断面形貌用；同时这在一定程度上起到了力的分散作用，即能图1示出不同试样的拉伸性能。从图1可以看量的分散作用，从而提高了材料承受外力作用的能出，PA

7、6／PUR．T复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模力，在宏观上表现为复合材料拉伸强度等力学性能量较纯PA6明显降低，而断裂伸长率显著提高。这大幅度提高。此外，从图1可以看出，纤维含量对是因为分散相PUR—T的弹性模量低于连续相PA6PA6／PUR—T／GF复合材料断裂伸长率的影响不大。的弹性模量，复合材料在拉伸作用力下，产生应力集图2为PA6／PUR．T／GF(62／8／30)复合材料的中效应和热缩应力，易于使基体树脂在不太大的拉拉伸断面形貌。由图2a可以看出，在拉伸应力作用伸应力下引发大量银纹或剪切带，从而使材料的拉下，断口表面出现大

8、量以GF为中心的圆形孔洞，由伸强度和拉伸弹性模量下降；而且，由于PA6和图2b可以看出，GF和基体聚合物之间存在一定的PUR—T的相容性较好，PURT在PA6基体中分散均界面粘结，使基体在GF拉伸断裂时呈现以GF为中匀，且两相界面结合较好，从而显著