1. 基本組成、結構
- 基體為聚酰胺 66〔PA66〕,是一種結晶型尼龍,具有較高熔點、優良耐熱性。
憑借將30wt%(約30vol%的)短切的玻璃纖維(GF)等的纖維共混或共擠入原基材中,形成了纖維增強的復合材料。借助將玻纖的優良性能的特點充分地加入其中,不僅大大地提高了材料的剛性、強度,而且還能保持了尼龍的良好的加工性.。
> 以上數值為文獻中常見實驗結果,實際數值會隨配方、加工條件、后處理工藝有所差異。
3. 加工性能
將剪切速率的升高同溫度的對黏度的影響相比較不難看出,隨剪切速率的升高,表觀的黏度都隨之降低,但溫度的對黏度的影響則隨剪切速率的增大而趨緩,其表明了隨剪切速率的增大,內聚力相對黏度的降低所起的作用越來越大;但溫度的對黏度的影響仍符合Arrhenius的關系,對高壓擠出、注塑成型均有較好的應用。
- 注塑成型:PA66?GF30 常用于微孔注塑、化學發泡注塑高精度模具件,需于 260?℃ 以上熔體溫度下進行,并于 80?℃ 以上模具溫度下保持優良填充性。
相較于未經增強的PA66,GF30的復合材料在車削、鉆孔的加工中都表現出了更高的切削力、更低的表面粗糙度,但卻在低的進給速率下卻表現出切削力最小,切削的溫度對其表面的質量的影響也就相對較為顯著了。
4. 主要優勢
通過將玻纖的加入將原有的材料的強度、剛度的提升都達到了約30-50%的水平,而其所帶來的密度的增大卻僅僅只是0.1-0.2g·cm?3的級別,對于目前的輕量化的設計都起到了較好的作用。
- 優良耐磨性、尺寸穩固性:于摩擦、磨損環境下保持低磨損率,適用于齒輪、軸承受力部件。
- 優良熱穩固性:高熔點、較高熱變形溫度,使其能夠于 150?℃ 以上工作環境中一直使用。
并保持了尼龍的可熔融的良好的加工特性,可直接利用現有的注塑、擠出等設備的原有的生產工藝,無需對其設備做出任何的額外的改造。
5. 主要局限
- 吸濕性:尼龍本身吸水率仍然較高,濕態下機械性能會下降約 30?40%。需于使用前進行干燥處理〔80?℃ 4?h 以上〕[]。
由高的玻纖含量所致的脆性明顯的提高了,其對沖擊的韌性均有所下降,尤以低溫下更為明顯。
- 表面質量:玻纖于熔體表面也許形成纖維突出,導致外觀不夠光滑,要通過配方調節或后處理〔拋光、噴涂〕改善。
6. 典型用途行業
- 汽車工業:發動機罩、進氣管、燃油系統部件、儀表板支架,要高強度、耐熱、輕量化結構件。
- 電氣:連接器外殼、開關面板、散熱器支架,利用其阻燃改性〔如加入阻燃劑〕可滿足 IEC 60332 標準。
- 消費品:運動器材、家用電器內部結構件、3C 產品結構件,兼顧強度、加工成本。
- 工業機械:齒輪、軸承、閥門座耐磨部件,利用其高剛性、耐磨性延長使用壽命。
7. 市場、發展趨勢
汽車的不斷輕量化、電動化的趨勢下同時,作為一款具有較高的性能的工程塑料的PA66?GF30的應用也逐步的呈現出穩步的增長態勢.。
依托于對常用的環保型改性劑的深入研究和對其的廣泛的應用,我們的研究工作將主要從低吸濕的共聚改性、表面涂層的阻燃/抗紫外等方面對其的應用進行深入的研究,滿足了更高的環保的法規的要求。
- 復合材料微孔注塑、化學發泡技術正于推廣,用于生產輕質結構件、隔熱材料,進一步拓寬了 PA66?GF30 用途場景[]。
8. 使用建議
- 干燥處理:于加工前務必進行 80?℃ 以上、4?h 以上干燥,以降低吸濕導致性能波動。
- 模具設計:考慮玻纖流動性,適當增大澆口、流道尺寸,避免纖維于流道中堆積。
通過對外觀要求高的部件的特殊的后處理如噴涂或電泳的涂層等不僅能使其表面更為光潔同時也可提供了更為強的防護作用。
- 阻燃改性:若用于電氣或汽車內部件,建議選用已通過阻燃認證配方〔如添加氫氧化鎂/紅磷阻燃劑〕[]。
> 綜合來看,PA66?GF30 兼具尼龍加工便利性、玻纖高強剛特性,是實現輕量化、高強度、耐熱需求理想工程塑料。合理配方設計、加工控制、后處理能夠最大化其性能優勢,滿足汽車、及工業機械多行業嚴苛要求。