玻纖增強滑石粉改性PA6力學性能的實驗研究

孫雪楠，秦增增，馬英哲，陳曉杭

(天津長蘆海晶集團有限公司，天津 300450)

1 前言

為了克服樹脂短缺，降低模塑制品價格，人們開始重視填充尼龍的生產(chǎn)應(yīng)用?；厶畛淠猃垉r格便宜，而且以耐溫和高剛性、低翹曲見長?？ㄜ嚭笠曠R是用來給駕駛員提供滿足于國家相關(guān)法規(guī)規(guī)定的車輛后方和側(cè)方圖像的裝置。對卡車后視鏡框架一般有以下要求：卡車后視鏡框架不能有注塑件的常見缺陷(流痕、縮印、缺料、色差、裂紋)；卡車后視鏡框架尺寸穩(wěn)定；卡車后視鏡框架需要通過撞擊試驗，以及高低溫、耐腐蝕試驗。基于上述對卡車后視鏡框架性能的要求，有些廠家會用滑石粉填充的玻纖增強尼龍材料生產(chǎn)卡車后視鏡。

2 實驗部分

2.1 實驗原料與設(shè)備

原料：PA6，天津長蘆海晶集團有限公司聚合公司生產(chǎn)； 玻纖(GF)，泰山玻璃纖維有限公司生產(chǎn)；滑石粉，江西奧特科技集團有限公司；其他助劑。

設(shè)備：南京歐立TE-35同向雙螺桿擠出機；海天塑機SA600注塑機；真空干燥箱；萬能試驗機；缺口制樣機；簡支梁試驗機等。

2.2 理論依據(jù)

滑石粉可以提高塑料的剛性和高溫下的抗蠕變能力，能使熱變形溫度得以提高，對電性能也有好處。滑石粉也可作為PA6成核劑，提高結(jié)晶度。相應(yīng)的也提高了PA6的剛性。下面通過實驗來研究滑石粉、玻纖與PA6的界面怎樣影響復(fù)合材料的力學性能。

2.3 實驗步驟

將烘干的PA6、滑石粉、玻纖與助劑在TE-35同向雙螺桿擠出機中熔融、擠出、造粒、干燥，在填充物含量一定的情況下，考察玻纖添加量的變化對PA6增強改性產(chǎn)品力學性能的影響。其中，雙螺桿擠出的實驗條件：溫度分布T1～T8,215 ℃～250 ℃；主機轉(zhuǎn)速200 r/min～400 r/min。

采用海天塑機SA600注塑機制備標準樣條，注塑條件如表1。

對注塑機制備的樣條進行檢測，檢測方法和國標依據(jù)如表2。

表1 注塑機注塑條件Tab.1 Injection condition for using injection machine

表2 樣條的檢測方法和依據(jù)Tab.2 Test method and basis of spline

3 結(jié)果與討論

3.1 玻纖含量對滑石粉改性PA6拉伸力學性能的影響

當雙螺桿擠出機在熔融、擠出、造粒條件固定時，在填充物含量60%的情況下，考察玻纖含量對滑石粉與玻纖改性PA6拉伸力學性能的影響,如表3和圖1。

表3 玻纖含量對滑石粉改性PA6拉伸力學性能的影響Tab.3 Effect of glass fiber content on tesile mechanical properties of talcum powder and modified PA6

如表3和圖1所示，隨著玻纖含量的增加，玻纖滑石粉改性PA6拉伸強度明顯增強，但是含量到一定量后，拉伸強度有所下降。說明玻纖的加入對滑石粉改性PA6產(chǎn)品在拉伸強度的增強方面起明顯作用，但不是無限增強。

圖1 玻纖含量對滑石粉改性PA6拉伸力學性能的影響Fig.1 Effect of glass fiber content on tesile mechanical properties of talcum powder and modified PA6

3.2 玻纖含量對滑石粉改性PA6彎曲力學性能的影響

當雙螺桿擠出機在熔融、擠出、造粒條件固定時，考察玻纖含量對滑石粉改性PA6彎曲力學性能的影響如表4和圖2。

表4 玻纖含量對滑石粉改性PA6彎曲力學性能的影響Tab.4 Effect of glass fiber content on bending mechanical properties of talcum powder and modified PA6

圖2 玻纖含量對滑石粉改性PA6彎曲力學性能的影響Fig.2 Effect of glass fiber content on bending mechanical properties of talcum powder and modified PA6

如表4和圖2所示，隨著玻纖含量的增加，玻纖滑石粉改性PA6彎曲強度和彎曲彈性模量均增強。

3.3 玻纖含量對滑石粉改性PA6缺口沖擊強度力學性能的影響

當雙螺桿擠出機在熔融、擠出、造粒條件固定時，考察玻纖含量對滑石粉改性PA6缺口沖擊強度力學性能的影響如表5和圖3。

表5 玻纖含量對滑石粉改性PA6缺口沖擊強度力學性能的影響Tab.5 Effect of short glass content on notch impact strength of talcum powder and modified PA6

如圖3所示，隨著玻纖含量的增加，玻纖滑石粉改性PA6的缺口沖擊強度緩慢增強，但是，當玻纖含量到一定量后，缺口沖擊強度則呈現(xiàn)明顯上升趨勢。隨著玻纖含量的增加，玻纖滑石粉改性PA6的非缺口沖擊強度下降，但是，當玻纖含量到一定量后，缺口沖擊強度則呈現(xiàn)明顯上升趨勢。

圖3 玻纖含量對滑石粉改性PA6缺口沖擊強度力學性能的影響Fig.3 Effect of glass fiber content on notch impact strength of talcum powder and modified PA6

4 結(jié)論

經(jīng)研究可知，隨著玻纖的加入，玻纖增強滑石粉改性PA6在拉伸、彎曲強度方面的力學性能顯著增強，但是，缺口沖擊和非缺口沖擊變化較大。玻纖在PA6中起到骨架結(jié)構(gòu)式的增強作用，當受到負荷時，玻纖軸向傳遞，應(yīng)力被迅速擴散，阻止裂紋增長，因此玻纖含量的增加，使PA6的拉伸和彎曲力學性能顯著提高,說明添加玻纖是PA6增強改性的良好途徑。但是，玻纖價格約為滑石粉的2.4倍，因此，可以根據(jù)實際需求及價格范圍來選擇玻纖在滑石粉改性PA6中的添加量。