玻纤增强滑石粉改性PA6力学性能的实验研究

孙雪楠，秦增增，马英哲，陈晓杭

(天津长芦海晶集团有限公司，天津 300450)

1 前言

为了克服树脂短缺，降低模塑制品价格，人们开始重视填充尼龙的生产应用。滑石粉填充尼龙价格便宜，而且以耐温和高刚性、低翘曲见长。卡车后视镜是用来给驾驶员提供满足于国家相关法规规定的车辆后方和侧方图像的装置。对卡车后视镜框架一般有以下要求：卡车后视镜框架不能有注塑件的常见缺陷(流痕、缩印、缺料、色差、裂纹)；卡车后视镜框架尺寸稳定；卡车后视镜框架需要通过撞击试验，以及高低温、耐腐蚀试验。基于上述对卡车后视镜框架性能的要求，有些厂家会用滑石粉填充的玻纤增强尼龙材料生产卡车后视镜。

2 实验部分

2.1 实验原料与设备

原料：PA6，天津长芦海晶集团有限公司聚合公司生产； 玻纤(GF)，泰山玻璃纤维有限公司生产；滑石粉，江西奥特科技集团有限公司；其他助剂。

设备：南京欧立TE-35同向双螺杆挤出机；海天塑机SA600注塑机；真空干燥箱；万能试验机；缺口制样机；简支梁试验机等。

2.2 理论依据

滑石粉可以提高塑料的刚性和高温下的抗蠕变能力，能使热变形温度得以提高，对电性能也有好处。滑石粉也可作为PA6成核剂，提高结晶度。相应的也提高了PA6的刚性。下面通过实验来研究滑石粉、玻纤与PA6的界面怎样影响复合材料的力学性能。

2.3 实验步骤

将烘干的PA6、滑石粉、玻纤与助剂在TE-35同向双螺杆挤出机中熔融、挤出、造粒、干燥，在填充物含量一定的情况下，考察玻纤添加量的变化对PA6增强改性产品力学性能的影响。其中，双螺杆挤出的实验条件：温度分布T1～T8,215 ℃～250 ℃；主机转速200 r/min～400 r/min。

采用海天塑机SA600注塑机制备标准样条，注塑条件如表1。

对注塑机制备的样条进行检测，检测方法和国标依据如表2。

表1 注塑机注塑条件Tab.1 Injection condition for using injection machine

表2 样条的检测方法和依据Tab.2 Test method and basis of spline

3 结果与讨论

3.1 玻纤含量对滑石粉改性PA6拉伸力学性能的影响

当双螺杆挤出机在熔融、挤出、造粒条件固定时，在填充物含量60%的情况下，考察玻纤含量对滑石粉与玻纤改性PA6拉伸力学性能的影响,如表3和图1。

表3 玻纤含量对滑石粉改性PA6拉伸力学性能的影响Tab.3 Effect of glass fiber content on tesile mechanical properties of talcum powder and modified PA6

如表3和图1所示，随着玻纤含量的增加，玻纤滑石粉改性PA6拉伸强度明显增强，但是含量到一定量后，拉伸强度有所下降。说明玻纤的加入对滑石粉改性PA6产品在拉伸强度的增强方面起明显作用，但不是无限增强。

图1 玻纤含量对滑石粉改性PA6拉伸力学性能的影响Fig.1 Effect of glass fiber content on tesile mechanical properties of talcum powder and modified PA6

3.2 玻纤含量对滑石粉改性PA6弯曲力学性能的影响

当双螺杆挤出机在熔融、挤出、造粒条件固定时，考察玻纤含量对滑石粉改性PA6弯曲力学性能的影响如表4和图2。

表4 玻纤含量对滑石粉改性PA6弯曲力学性能的影响Tab.4 Effect of glass fiber content on bending mechanical properties of talcum powder and modified PA6

图2 玻纤含量对滑石粉改性PA6弯曲力学性能的影响Fig.2 Effect of glass fiber content on bending mechanical properties of talcum powder and modified PA6

如表4和图2所示，随着玻纤含量的增加，玻纤滑石粉改性PA6弯曲强度和弯曲弹性模量均增强。

3.3 玻纤含量对滑石粉改性PA6缺口冲击强度力学性能的影响

当双螺杆挤出机在熔融、挤出、造粒条件固定时，考察玻纤含量对滑石粉改性PA6缺口冲击强度力学性能的影响如表5和图3。

表5 玻纤含量对滑石粉改性PA6缺口冲击强度力学性能的影响Tab.5 Effect of short glass content on notch impact strength of talcum powder and modified PA6

如图3所示，随着玻纤含量的增加，玻纤滑石粉改性PA6的缺口冲击强度缓慢增强，但是，当玻纤含量到一定量后，缺口冲击强度则呈现明显上升趋势。随着玻纤含量的增加，玻纤滑石粉改性PA6的非缺口冲击强度下降，但是，当玻纤含量到一定量后，缺口冲击强度则呈现明显上升趋势。

图3 玻纤含量对滑石粉改性PA6缺口冲击强度力学性能的影响Fig.3 Effect of glass fiber content on notch impact strength of talcum powder and modified PA6

4 结论

经研究可知，随着玻纤的加入，玻纤增强滑石粉改性PA6在拉伸、弯曲强度方面的力学性能显著增强，但是，缺口冲击和非缺口冲击变化较大。玻纤在PA6中起到骨架结构式的增强作用，当受到负荷时，玻纤轴向传递，应力被迅速扩散，阻止裂纹增长，因此玻纤含量的增加，使PA6的拉伸和弯曲力学性能显著提高,说明添加玻纤是PA6增强改性的良好途径。但是，玻纤价格约为滑石粉的2.4倍，因此，可以根据实际需求及价格范围来选择玻纤在滑石粉改性PA6中的添加量。