影響纖維長度的設備因素
在螺桿及噴嘴的設計中應避免過窄以及結構上的突變,流道如果過窄的話會影響到纖維的自由運動,而產生剪切作用造成斷裂;結構上如果有突變的話也極易產生額外的應力集中而破壞纖維,加纖PA對擠出機及注塑機螺桿直徑不應太小,以保證加料段和壓縮段有足夠的螺槽深度,同時要求注塑機具有一定的塑化能力,來保證每次注射所需的物料,不必提高螺桿的轉速,高的轉速會產生很高的剪切力從而引起玻璃纖維的斷裂。采用足夠大的注射料筒,可利用前一次注塑的全部冷卻時間來塑化后一次注射所需的物料,可以保持較低的螺桿轉速。同時應該采用比較低的背壓,主要利用熱傳導而不是通過剪切產生的熱來塑化物料。另外,注塑過程中,模具的流道及澆口尺寸的大小也會影響玻璃纖維的長度。
影響纖維長度的工藝因素
在保證料筒中聚合物粒料完全熔融的情況下,加纖PA為了得到較長的纖維長度,料筒溫度與通常采用的加工溫度完全不同。例如在加工一般尼龍66材料時料筒溫度一般采用260"C-280"C,而加工增強尼龍66粒料時采用的溫度范圍是280"C以上。這是因為,當溫度較高如28012的時候,熔體的粘度將大大降低使得作用在纖維上的剪切力將大大減少,而玻纖的斷裂主要發生在擠出機的熔融段,實驗采用在**加料口加入玻纖,即后續加料的方法,同樣對纖維長度的保護是有利的,采用后續加料,因玻纖是加到已經熔融的聚合物中,熔體與玻纖混合后把玻纖包起來,起到潤滑保護作用。加纖PA減少了纖維的過度折斷和螺桿、機筒的磨損,而且有利于玻纖在熔體中的分散和分布。由此可見由于各種影響和破壞機理的相互抵消,料筒溫度對纖維長度的影響并不非常顯著。但從增加產量提高效率的角度看,高的溫度有利于提高聚合物的流動性。熔體粘度下降,有利于玻纖長度的增加。因此,綜合而言,采用更高的熔體溫度對保護纖維更為有利。
影響纖維長度的因素
熱塑性樹脂經玻璃纖維增強后,強度、模量、沖擊性能和耐熱性能都得以**的提高,用途大大拓寬,短玻纖增強是玻璃纖維增強熱塑性復合材料的主要增強方式,加工工藝是擠出機混合造粒,然后注塑成型,在混合和注塑過程中玻璃纖維逐漸被剪碎,*終制品中纖維長度在0.2--0.4mm范圍。纖維長度是決定纖維增強復合材料*主要的因素,長纖維比短纖維具有更佳的增強效果,為了提高制品中玻璃纖維的長度,人們對玻纖增強熱塑性樹脂的混合以及制品成型工藝進行了大量的研究,加纖PA對加工過程中玻璃纖維的斷裂有了較深入的認識,但是玻璃纖維的長度卻始終被限制在lmm以內。纖維長度與初始纖維長度相比大幅度下降。對加工過程中纖維斷裂現象的研究,弄清楚加工工藝條件和其它各種因素對纖維斷裂的影響,對于降低玻纖的斷裂程度、控制玻纖長度具有重要意義。材料的抗沖擊性和制品的抗破壞性都隨纖維的長度增加而改善。因此,盡可能保持較長的纖維長度,對制品的綜合力學性能的提高是有利的。
除溫度的影響外,螺桿轉速也影響玻纖的長度,螺桿轉速的提高將直接導致作用在玻纖上的剪切應力的提高,加纖PA而另一方面螺桿轉速的提高又可加快聚合物的塑化過程,降低熔體粘度減少作用于纖維上的應力,這是因為雙螺桿提供了熔融所需的大部分能量。所以螺桿轉速對纖維長度的影響存在相反的兩個方面。但總體而言,在進行長纖維增強熱塑性塑料注塑加工的時候還是應該采用較低的螺桿轉速,對獲得較長的纖維長度更為有利。
材料的加工流程
(1)原料的前處理
①尼龍66:由于尼龍66易于吸水,水分的存在,在加工過程中將影響制品的性能,加工前必須進行干燥,干燥溫度及干燥時間必須嚴格控制,在105℃條件下真空干燥12小時,若在非真空條件下干燥,溫度不宜過高,不高于80℃,時間也不宜過長,以防止尼龍被氧化。
②玻璃纖維的預處理:為了提高復合材料的性能,目前已廣泛采用在混合前以偶聯劑對玻璃纖維進行預處理技術。為改善玻璃纖維與尼龍66之間的相容性,對尼龍體系,采用氨基硅烷偶聯劑進行處理,以增強尼龍與玻纖間的界面相容性。
③阻燃劑:加工前,阻燃劑要進行超細化及偶聯化處理,以增強界面間的相互作用,改善產品性能。為使材料既具有較高阻燃性又能使其機械性能達到使用標準,應對膨脹阻燃劑的粒度、粒度級配、粒度形狀等物理參數進行研究。將超細化處理后的阻燃劑進行表面處理,以增加其與聚合物的親和力,使膨脹型阻燃劑易于分散。
加工工藝
無鹵阻燃玻纖增強尼龍66材料加工的主要設備是選用同向雙螺桿擠出機,選用合適的工藝,同時縮短物料受熱時間,有效地降低了物料的高溫降解,有利于提高產品質量、降低成本。將尼龍66、阻燃劑及其它助劑在高速混煉機中混合8min,玻璃纖維從雙螺桿擠出機的玻纖入口加入。擠出物經水冷后造粒,粒料在80℃干燥24h,然后進行注塑,制備各種測試樣條.