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高玻纤含量PA66复合材料的外观的改善要点

高玻纤含量(玻纤质量分数不低于50%)改性尼龙(PA)复合材料具有力学性能(尤其是刚性)高、尺寸稳定性优异、长期耐热性以及耐化学性和耐油性好等特点,可替代某些金属材料(如铝合金材料)用于汽车零部件和机械零部件等结构件上。随着玻纤含量的提高,PA基体的熔体黏度增大,玻纤在基体中不容易均匀分散,导致复合材料的流动性较差且不均匀,在挤出过程中容易发生断条的现象,同时在产品表面容易引起浮纤。


广东某家材料公司提出了一种改善高玻纤含量(玻纤质量分数为55%)PA复合材料外观的方法。他们从PA家族中找到了两种功能性树脂,对高玻纤含量PA复合材料进行了改性。


两种功能性树脂分别是:PA66盐与己内酰胺的共聚物(PA66/6)和聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)。


PA66/6分子链的柔顺性和流动性较好,可以有效提高GF在基体树脂中的分散程度。


MXD6含有空间位阻较大的苯环结构,其结晶速率较慢,可以延缓PA66结晶,有利于GF在树脂中的分散。



此外,还有含羧基超支化聚合物,起到一种类似于表面活性剂的作用,用量超过0.4份时将对复合材料力学性能产生较大的负面影响,故用量固定为0.2份。

PA66/6 PK MXD6


一、力学性能。


两种功能性树脂用量均为10份,加入到55%玻纤增强PA66复合材料后的力学性能如下表所示。



加入PA66/6的复合材料拉伸强度和缺口冲击强度高于加入MXD6的复合材料;加入MXD6的复合材料弯曲强度及模量高于加入PA66/6的复合材料,但未提高复合材料的缺口冲击强度。


在力学性能方面,两种功能性树脂2∶2平。


二、流动性和光泽度。


两种功能性树脂用量均为10份,加入到55%玻纤增强PA66复合材料后的熔体流动速率和光泽度如下表所示。



加入PA66/6的复合材料熔体流动速率和光泽度提升明显,提升幅度高于加入MXD6的复合材料。


在流动性和外观方面,PA66/6完胜。


三、原因分析。


PA66/6链段柔顺性较好,能吸收更多的能量,且熔体流动性和分子链段的运动能力都较优,同时与PA66同属于脂肪族PA,相容性相对较好,因此在拉伸强度、冲击强度、流动性和光泽度方面更具有优势。


MXD6含有刚性苯环,树脂刚性较大,故在弯曲强度和模量方面更有优势。

PA66/6 复配 MXD6



由上述PK过程可以看出,PA66/6在四个方面(拉伸强度、冲击强度、流动性、光泽度)胜出,但复合材料力学性能提升幅度均较小;而MXD6在复合材料弯曲性能方面提升比较显著。为此,保持功能性树脂总用量10份不变,将两者等比例(5∶5)复配(用P1+M1表示),获得的效果如下表所示。



可以看出,两者等比例(5∶5)复配的效果并不突出。


为增强复配效果,分别将PA66/6和MXD6的用量提高,但考虑到MXD6的价格为PA66/6的近2倍,故将两者按质量比10∶8复配(用P10+M8表示),获得的效果如下表所示。



可以看出,两者按质量比10∶8复配后,各项力学性能提升非常明显,光泽度达到62%,与加入MXD6的复合材料相差无几,而熔体流动速率为38.1 g/10 min,也能够满足复合材料的加工要求。


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