玻纖長度及分布對玻纖增強尼龍66隔熱條性能的影響

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1、玻纖長度及分布對玻纖增強尼龍66隔熱條性能的影響劉強，繆明松，劉艷斌，阮鏡財，盧景豪（佛山市南海易樂工程塑料有限公司，廣東佛山528244）摘要：分析了玻纖長度和分布對玻纖增強尼龍66隔熱條主要性能的影響。結(jié)果表明：玻纖長度分布寬度越小，隔熱條拉伸強度的穩(wěn)定性越好；玻纖長度達到0.7mm時，隔熱條的高、低溫抗拉強度以及耐水性能較好。關(guān)鍵詞：隔熱條；尼龍66；玻纖；抗拉強度中圖分類號：TB302文獻標(biāo)識碼：A近20年來，國內(nèi)對注塑級玻纖增強尼龍66復(fù)合材料研究得較為透徹，制成的產(chǎn)品在汽車、家電、建材、微電子及IT等行業(yè)中得到了大量應(yīng)用，是

2、人類應(yīng)用最為廣泛的工程塑料之一。近幾年，擠出級玻纖增強尼龍66復(fù)合材料的應(yīng)用悄然興起，國內(nèi)對此類復(fù)合材料的研究較為欠缺，玻纖增強尼龍66的擠出工藝在世界范圍內(nèi)來說是個難題。因此，深入研究材料性能和擠出工藝，對玻纖增強尼龍66擠出級復(fù)合材料的應(yīng)用具有重要的影響。本文研究了隔熱條的玻纖長度和分布與產(chǎn)品主要性能、產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品擠出性的關(guān)系。1試驗部分1.1原料美國杜邦公司生產(chǎn)的PA66，牌號101-L，巨石集團有限公司生產(chǎn)的短玻璃纖維，牌號988A，上海嘉辰化工有限公司生產(chǎn)的偶聯(lián)劑，牌號KH-550，廣州源雅化工生產(chǎn)的潤滑劑，牌號TAF，

3、上海加成化工有限公司生產(chǎn)的抗氧劑，牌號1010/168。1.2試樣的制備按圖1步驟制得試驗用隔熱條，然后將隔熱條切取為35mm×14.80mm×1.80mm，共100根。把隔熱條樣品放置在馬弗爐中高溫灼燒，將得到的隔熱條內(nèi)部的玻璃纖維樣品放置于乙醇溶劑進行分散，分散好的樣品放置于載玻片上自然干燥，最后得到所要觀察的試樣。把試樣進行切片，切成直徑為10mm，高1.5mm的圓柱型，將試樣的上下兩面打磨光滑平整，否則影響分析的準(zhǔn)確性。74%尼龍6625%不同長度短玻纖0.2%偶聯(lián)劑雙螺桿熔融擠出冷卻切粒0.4%抗氧劑0.3%TAF隔熱條單螺桿

4、擠出干燥圖1試驗樣品的制備方法1.3設(shè)備及儀器南京橡塑機械廠有限公司制造的HT-75型雙螺桿擠出機、南京杰恩特機電有限公司制造的SJ-45型單螺桿擠出機、張家港市宏基機械有限公司制造的SH500型高速混合機、美特斯（MTS）工業(yè)系統(tǒng)有限公司制造的GM4104型拉伸機、深圳市富易達儀器有限公司制造的TL-1000型高低溫箱，深圳市法尼奧科技有限公司生產(chǎn)的FJ-1A型金像顯微鏡、重慶奧特光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的SMZ-T2型體式顯微鏡、日本佳能公司生產(chǎn)的A650型數(shù)碼相機。隔熱條的耐高溫、低溫、耐水性能按照GB/T23615.1-2009測試

5、，熔體流動速率按照GB/T3682-1989測試，采用體式顯微鏡和金相顯微鏡對測試的樣品進行觀察并照相分析。2結(jié)果與討論質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的玻纖，其平均長度乘以玻纖根數(shù)即總長度，該值為固定值。玻纖長度及其分布分別見圖1和圖2。圖1玻纖長度圖2玻纖根數(shù)2.1不同玻纖長度與橫向抗拉強度的關(guān)系按照GB/T23615.1-2009對隔熱條進行常溫（23±2）℃、高溫（90±2）℃、低溫（－30±2）℃及耐水性（100℃沸水中煮4h）測試，測試結(jié)果見圖3。120100常溫高溫80低溫耐水性60橫向抗拉強度/MPa402004006008001000

6、玻纖長度/μm圖3玻纖長度與橫向抗拉強度曲線從圖3可知，在四種不同測試環(huán)境下，隔熱條玻纖長度與拉伸強度的關(guān)系密切，四種環(huán)境下隔熱條隨著玻纖長度的增加，其橫向抗拉強度先增大后降低。從而證明，只有玻纖長度超過某一臨界長度(lc)時才能充分發(fā)揮玻纖的增強作用，長度小于lc時玻纖根數(shù)較多，玻纖端頭是斷裂的引發(fā)點，玻纖在尼龍基體內(nèi)起填料作用，增強效果不佳，力學(xué)性能較低，隨著纖維長度的增加，增強效率提高[1]。但如果玻纖長度超過臨界值lc，則玻纖在尼龍基體內(nèi)部分散不均勻，容易浮纖，熔體擠出的連續(xù)性不強，產(chǎn)品性能波動大，力學(xué)性能降低。利用圖像分析軟件

7、對圖1和圖2中的玻纖長度進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)[2]，玻纖長度臨界值lc的平均值為0.7mm。2.2玻纖長度與熔體流動速率及產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系隔熱條的玻纖長度與熔體流動速率有著密切的聯(lián)系（圖4）。從圖4和圖5可知，玻纖長度對復(fù)合材料加工流動性影響較大。玻纖過短，熔體流動速率較大，玻纖在隔熱條內(nèi)部的排列越無規(guī)則，導(dǎo)致玻纖的橫向排列減少，性能降低。玻纖長度過長，熔體流動速率大大降低，降低熔體擠出過程中的穩(wěn)定性，造成產(chǎn)品表面容易浮纖，隔熱條的表面粗糙，在熔融擠出成型時越容易造成熔體破壞，內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，力學(xué)性能低下，擠出困難[3]。14121086熔

8、體流動速率/(g/10min)4220040060080010001200玻纖長度/μm（該圖縱坐標(biāo)的單位化成g/min，注意數(shù)值的變化）圖4玻纖長度與熔體流動速率關(guān)系圖(a)(b)(c)圖5玻纖平均長度不