目前,大部分研究者認(rèn)為纖維與基體形成界面橫晶能形成較強(qiáng)的界面粘結(jié),但在橫晶與靠近纖維表面的基體球晶之間以及遠(yuǎn)離纖維的球晶將往往會(huì)形成微裂紋,在外加載荷的作用下,這些裂紋處很容易發(fā)生破壞,而不是出現(xiàn)纖維和基體聚合物間的界面脫粘破壞行為,此時(shí),纖維的增強(qiáng)結(jié)晶不能體現(xiàn),從而使復(fù)合材料的力學(xué)性能下降。要消除或減弱由于出現(xiàn)橫晶所引起的內(nèi)應(yīng)力,有效地提高體系的剪切強(qiáng)度,避免體系力學(xué)性能降低,可通過(guò)控制材料的冷卻歷程得以實(shí)現(xiàn)
對(duì)于PA66加纖30%防火VO和它的復(fù)合材料體系,隨冷卻速率的增加而增加,這可能由于玻纖的成核作用引起的,隨著阻燃劑的加入,結(jié)晶速度也增加,由于阻燃劑的存在,起到成核劑作用的緣故。也就是說(shuō),對(duì)于同一種材料而言,在相同的時(shí)間內(nèi)結(jié)晶,冷卻速率越大,該材料所達(dá)到的相對(duì)結(jié)晶度越大。說(shuō)明在相同的時(shí)間內(nèi),若要使材料達(dá)到相同的結(jié)晶度,加入玻璃纖維及阻燃劑的體系比不加時(shí)所需的冷卻速率小。換言之,在相同的冷卻速率下,加入阻燃劑后會(huì)減少材料的結(jié)晶時(shí)間。但是大量阻燃劑的加入,由于填料和樹(shù)脂基體的界面作用增強(qiáng),阻礙大分子鏈的運(yùn)動(dòng),該結(jié)論與前面的結(jié)果一致。
當(dāng)阻燃劑含量較少時(shí),因?yàn)樽枞紕┑漠愊喑珊俗饔茫瑫r(shí)PA66加纖30%防火VO分子鏈擴(kuò)散的空間相對(duì)較大,所以大大提高了PA66加纖30%防火VO的結(jié)晶速度以及形成相對(duì)完整的晶體。隨阻燃劑含量增加,由于PA66加纖30%防火VO分子鏈和阻燃劑表面存在很強(qiáng)的界面偶聯(lián)作用,使PA66加纖30%防火VO分子鏈段運(yùn)動(dòng)受到更大限制,阻礙了晶體生長(zhǎng),從而形成不完整晶體。也就是說(shuō),由于填料和樹(shù)脂基體的界面作用增強(qiáng),阻礙大分子鏈的運(yùn)動(dòng)及有序排列,從而使整個(gè)復(fù)合材料的結(jié)晶度下降,該結(jié)論與前面的結(jié)果一致
玻璃纖維增強(qiáng)無(wú)鹵阻燃尼龍66復(fù)合材料等溫結(jié)晶熔融行為研究發(fā)現(xiàn),無(wú)論尼龍66還是復(fù)合材料等溫結(jié)晶樣品都呈現(xiàn)雙重熔融峰。玻璃纖維的存在使熔融峰I、Ⅱ的溫度降低,可能由于玻璃纖維的存在,增加尼龍66分子的纏結(jié),阻礙了其分子鏈的規(guī)整排列,使晶體生長(zhǎng)的不完善的緣故,當(dāng)阻燃劑加入后,阻燃劑對(duì)尼龍66具有成核作用,從而生成更為細(xì)化的晶體,或晶體間的相互碰撞,使球晶生長(zhǎng)不完全的緣故,導(dǎo)致熔融溫度稍低于純尼龍66的。
采用DSC法研究阻燃劑及玻璃纖維對(duì)尼龍66非等溫結(jié)晶行為的影響,得出如下結(jié)論:
1.隨著降溫速率的增加,PA66和其復(fù)合材料的結(jié)晶峰都從高溫向低溫移動(dòng),而且結(jié)晶峰變寬,表明它們的結(jié)晶的范圍隨降溫速率的增加而變寬。
2.通過(guò)Avrami理論模型對(duì)非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行處理,該方法能夠比較好地處理尼龍66及其復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。
3.非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66樣品的Avrami指數(shù)大于4,這說(shuō)明非等溫結(jié)晶過(guò)程比較復(fù)雜,同時(shí)玻璃纖維的存在,使結(jié)晶速率大幅度提高,這與等溫結(jié)晶過(guò)程是不同的,玻纖在非等溫結(jié)晶過(guò)程中存在成核作用,在表面形成橫晶,這與偏光顯微觀察結(jié)果是一致的。而阻燃劑的存在,對(duì)尼龍66起到了異相成核作用,使得結(jié)晶在較高的溫度下開(kāi)始,但是阻燃劑的存在又阻礙了結(jié)晶增長(zhǎng),使得復(fù)合材料的結(jié)晶速率并沒(méi)有大幅度提高,
4.尼龍66及其復(fù)合材料的結(jié)晶度隨冷卻速率的提高而增加。這是因?yàn)樽枞紕?duì)尼龍66的結(jié)晶具有兩方面的影響,一方面對(duì)尼龍66起到成核作用,另一方面,阻燃劑與尼龍6分子鏈之間的相互作用又阻礙了尼龍66分子鏈的自由運(yùn)動(dòng),從而使得結(jié)晶活化能增加。綜合以上分析可看出,從獲得的結(jié)晶熱、結(jié)晶活化能等參數(shù)可看出,阻燃劑的存在,證明了界面粘結(jié)程度的增加。
5.對(duì)于玻璃纖維增強(qiáng)尼龍來(lái)說(shuō),增強(qiáng)后可大幅度提高材料的力學(xué)性能,但高含量的GF在提高PA66的剛性、尺寸穩(wěn)定性和降低吸水率的同時(shí),也帶來(lái)了復(fù)合體系熔體粘度增大、加工成型困難和GF外露等問(wèn)題。而阻燃劑的加入,其在加工條件下為不熔體,也會(huì)影響體系的粘度,而給加工帶來(lái)困難
6.尼龍66基復(fù)合材料隨著溫度的升高,玎值有增大趨勢(shì),這是因?yàn)闇囟仍礁撸湺芜\(yùn)動(dòng)越劇烈,鏈纏結(jié)一方面受到剪切力作用被破壞,一方面又同時(shí)通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)而重新建立,部分削減了剪切力作用,故使得表觀粘度對(duì)剪切速率的敏感性隨溫度的升高而減弱。同時(shí)我們也可以看到在各個(gè)溫度下隨填料的變化,體系的非牛頓指數(shù)呈下降的趨勢(shì)。
7.玻纖增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料在高剪切速率區(qū)仍具有較高的表觀粘度,這是由于玻璃纖維的加入,增加了分子的剛性,表觀粘度隨剪切速率的增加下降幅度降低,這是由于柔性分子鏈分子容易通過(guò)鏈段運(yùn)動(dòng)而取向,而剛性高分子鏈段較長(zhǎng),極限情況下只能整個(gè)分子鏈的取向,而在粘度很大的熔體中要使整個(gè)分子取向,內(nèi)摩擦力是很大的,因而在流動(dòng)過(guò)程中取向作用很小,隨剪切速率增加,粘度變化很小。