玄武岩纤维增强尼龙66复合材料的制备与性能研究.pdf

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1、刘涛，等：玄武岩纤维增强尼龙66复合材料的制备与性能研究5玄武岩纤维增强尼龙66复合材料的制备与性能研究刘涛余雪江余凤湄赵秀丽芦艾(中国工程物理研究院化工材料研究所，绵阳621900)摘要采用熔融挤出法制备了尼龙66／-'~-武岩纤维复合材料，通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察及固体流变仪分析等方法研究了偶联剂种类及含量、玄武岩纤维含量对复合材料力学性能、加工性能和动态力学性能的影响。结果表明，偶联剂KH550对改善复合材料的力学性能效果最佳，且随偶联剂KH550含量的增加，复合材料的力学性能先增大后降低；在实验范围内，随着玄武岩纤维含量的增加，复合材料的

2、力学性能显著提高，熔体流动速率降低。关键词尼龙66玄武岩纤维力学性能偶联剂玄武岩纤维_1是玄武岩石料在1450～偶联剂：钛酸丁酯，成都市科龙化工试剂厂；1500~C熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而抗氧剂、润滑剂：市售。成的连续纤维。玄武岩纤维具有强度高、模量高、耐1．2主要仪器与设备．高温性佳、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、压双螺杆挤出机：TE35型，长径比40，科倍隆科缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优亚机械有限公司；异性能，且性价比高，是一种纯天然的无机非金属材注塑机：HTF86X1型，宁波海天塑料机械有限料。公司；尼龙66(PA6

3、6)具有良好的力学性能、耐磨性、高速混合机：SHR一100A型，张家港市震雄塑自润滑性、耐腐蚀性、气体阻隔性、电绝缘性和成型料机械厂；；加工性能，因而被广泛应用于机械、汽车、电子电气、电子万能试验机：WSM一20KB型，长春市智能纺织、化工、航空、冶金等领域，成为许多行业不可缺仪器设备有限公司；少的结构材料。但是与金属相比，PA66还存在着强记忆式冲击试验机：JJ一20型，长春市智能仪器度、刚性较低，因吸水率大而引起的尺寸稳定性差等设备有限公司；不足。为此，人们用玻璃纤维、石棉纤维、钛酸钾晶固体流变仪：RSAIII8500—0001型，美国TA公须等增强改性

4、PA66l3-9]，在很大程度上弥补了司；PA66性能上的不足。但目前采用玄武岩纤维增强熔体流动速毫FR)测试仪：SRZ～400C型，PA66的相关研究报道较少，笔者采用熔融挤出法制长春市智能仪器设备有限公司；备了一系列PA66／玄武岩纤维复合材料，通过力学SEM：KYKY2800型，北京科学仪器公司。性能测试、扫描电子显微镜(SEM)观察及固体流变1．3试样制备仪分析等方法研究了偶联剂种类及含量、玄武岩纤将PA66在80℃烘箱中干燥6h，取出后与偶联维含量对复合材料力学性能、加工性能和动态力学剂、抗氧剂等辅料按一定比例加人到高速混合机中，性能的影响。高速混

5、合1min后，用双螺杆挤出机挤出，在挤出时1实验部分加人玄武岩纤维，挤出机加热段温度265～280℃，1．1主要原材料机头温度280℃；挤出后水冷、干燥、切粒，将粒料在PA66：24FE2，法国罗地亚公司：l30c【=烘箱中干燥6h后注塑成标准试样，注塑机料玄武岩纤维：CBF9—800，东莞市俄金玄武岩纤筒温度275—290cC，模具温度IO0~C。维有限公司；1．4性能测试及表征玻璃纤维：EDR14～1000—988A，巨石集团成都拉伸性能按GB／T1040—1992测试；有限公司；弯曲性能按GB／T9341—2000测试；偶联剂：KH550、KH560，

6、南京裕德恒精细化工有限公司；收稿日期：2010—07—126工程塑料应用2010年，第38卷，第1O期缺口冲击性能按GB／T1843—1996测试；后降低。当KH550质量分数为0．5％时，PA66／玄MFR按GB／T3682—2000测试，测试温度为武岩纤维复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性275~C，负荷为2．16kg；模量和缺口冲击强度均达到最大值，分别为205．3、动态力学性能测试：将注塑试样尺寸加工成245．2、7375．8MPa和13．8kJ／m。这可能是因为450mm×110mm×20mm，在空气气氛下从20~C开当KH550质量分数小于0

7、．5％时，玄武岩纤维只能始以3~C／min升温至250℃，记录储能模量和损耗被部分KH550浸润偶联，存在裸露，随着KH550含模量随温度变化的情况；量的增加，玄武岩纤维被浸润程度增大，当KH550形貌分析：将拉伸断口试样表面喷金，用SEM质量分数为0．5％时，玄武岩纤维被完全浸润偶联观察并拍照。(形成连续分布单分子薄膜层)，因而性能达到最高2结果与讨论点。当KH550含量继续增加时，在玄武岩纤维表面2．1偶联剂种类对PA66／玄武岩纤维复合材料力形成多层KH550分子膜，使得玄武岩纤维表层与学性能的影响PA66物理结合增强，化学结合减弱，因而PA66／玄表

8、1示出偶联剂种类对PA66／玄武岩纤维复合武岩纤维复