38120字硕士毕业论文长玻璃纤维尼龙66复合材料的研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：38120字

论点：尼龙,玻纤,浸渍

论文概述：

选取 PA66-EPR27 和玻纤 ER4301 采用熔融浸渍方法生产 LGFR-PA66 复合材料粒料，改变玻纤含量和配方等条件对其性能进行比较分析，并观察其浸渍效果，50%玻纤质量分数复合材料的力学性能比 40%玻纤

论文正文：

第一章导言

1.1前言
LGFR-PA66粒料可通过使用特殊浸渍模具熔融浸渍尼龙66熔体和连续玻璃纤维丝束获得。浸渍模具、浸渍配料和浸渍工艺的结合是高效生产LGFR PA66球团的关键。LGFR-PA66粒料加工成型时，玻璃纤维单丝受到涂层树脂的保护，不易被螺杆切割，可保持较长的长度，对尼龙66基体的增强效果优于短玻璃纤维。显然，注射成型样品中玻璃纤维的长度和分布受注射成型工艺参数的影响，玻璃纤维的增强效果也会随着注射成型条件的变化而变化。美国纤维填充公司在1956年成功地研究了长玻璃纤维增强尼龙。长期以来，国外对长玻璃纤维增强尼龙做了大量的研究和开发。目前，国内长玻璃纤维增强尼龙市场主要由外国公司占据。国内企业应加大长玻璃纤维增强尼龙的研发投入，占领高端产业市场。探讨浸渍工艺、树脂特性、玻璃纤维丝束、润湿剂、相容剂和偶联剂对玻璃纤维丝束浸渍效果和注塑花键力学性能的影响。研究了切(丸)长和成型工艺参数对注射成型LGFR-PA66复合材料力学性能和最终玻璃纤维长度分布的影响，分析了玻璃纤维长度分布与复合材料力学性能的关系。

1.2尼龙66
尼龙是聚酰胺(PA)的通用名，也是分子主链中含有重复酰胺基团的热塑性树脂的通用名，包括脂肪族聚酰胺、脂肪族-芳香族聚酰胺和芳香族聚酰胺[1]。自从杜邦公司的其他人在20世纪30年代发明尼龙以来，尼龙的产量在[工程塑料中名列第一。尼龙作为五种工程塑料中的第一种，广泛应用于工业，主要是汽车工业、航空空航天、电子电气、机械建材、家电纺织品等地方[3]。其中，产量最高、应用最广泛的脂肪族聚酰胺主要是尼龙6和尼龙6(PA6)。尼龙66是由己二酸和己二胺缩聚而成的脂肪族聚酰胺。它的化学名称是聚己二胺。普通尼龙66是结晶度为20-40%，熔点为250-270℃，密度约为1.15克/立方厘米的结晶聚合物。考虑到可用性和可加工性，其分子量通常被调节至15，000-30，000，其聚合度约为150-300。与普通塑料相比，尼龙66不仅具有良好的力学性能、韧性、抗蠕变性和抗疲劳性，而且具有耐磨、自润滑、阻燃、无毒和环保的优点。然而，尼龙也有其明显的缺点。由于尼龙分子主链中含有许多亲水酰胺基团，因此尼龙吸湿性强，尺寸稳定性差，限制了其在高端工业中的广泛应用。

1.3影响尼龙66性能的主要因素
影响尼龙66本身的机械性能、吸湿性、韧性和其他性能的因素很多。分子结构、二级结构和官能团性质是其自身的因素。各种添加剂对尼龙66的性能也有一定的影响。

1.3.1化学结构的影响
尼龙66的机械性能主要取决于其分子骨架中的化学键和分子间力。分子骨架上化学键的断裂和分子间力的干扰将直接导致尼龙聚合物本体性能的瓦解。加强分子极性或增加分子间氢键有助于提高材料的强度。然而，应该注意的是，过多的极性基团会阻碍主链的流动性，从而降低尼龙的韧性并增加其脆性。尼龙在分子结构上有一个非常重要的特征，即在其分子主链中含有周期性排列的酰胺基团(—一氧化碳—氨)，其中—氨—基团可以与—一氧化碳=氧—基团形成氢键。尼龙66上的NH氢原子和相邻分子中的C=O氧原子形成氢键，大大增加了分子间力。形成的氢键的数量和强度由它们的组成、酰胺基团浓度和立体化学结构决定。尼龙分子主链上的酰胺基团可以与相邻分子的酰胺基团形成氢键，也容易与水分子形成氢键，因此尼龙具有很强的吸湿性。尼龙的吸湿性给加工带来四个问题:(1)尼龙在熔融状态下容易水解，尤其是尼龙66。水解反应降解聚合物，导致尼龙产品的强度降低。(2)由于尼龙在熔融过程中的水解反应，降解产生的低分子在高温下形成气体。在没有排气装置的情况下，这些气体和水蒸气储存在产品中，会在其表面形成条纹、银线、气泡和微孔，影响产品的表面质量。(3)高吸湿性影响尼龙零件的尺寸稳定性。尼龙制品吸水后尺寸会发生变化，尤其是薄壁制品吸水后的翘曲变形。因此，除了对这类产品采用改性方法外，成品也应成型。

第二章实验部分

2.1主要原料
PA66，EPR27，粘度2.7，平顶山神马集团；平顶山神马集团PA66、EPR24、粘度2.4；平顶山神马集团PA6，YH1100，粘度2.4；玻璃纤维，4301 μm，单丝直径17μm，重庆国际复合材料有限公司；玻璃纤维，4305 μm，单丝直径17μm，重庆国际复合材料有限公司；硅烷偶联剂KH560，沸点290℃，湖北新蓝天新材料；硅烷偶联剂KH561，沸点304℃，方舟化工材料有限公司；增容剂493D，POE-g-MAH，广州元丰新材料有限公司；硬脂酸锌，沸点359℃，南通汇智化工有限公司；硬脂酸钙，沸点386℃，淄川瑞丰塑料添加剂厂；有机硅粉末，沸点300℃，武汉新素科技有限公司；抗氧化剂168，沸点361℃，广州润展化工有限公司；高温抗氧化剂1098，沸点740℃，南京用化学技术牵手。

2.2仪器
冷切粒机:南京橡塑机械厂有限公司8022型；挤出机:Rheomex OS PTW16，THERMO公司，美国；注塑机:东芝EC75N II-2Y，东芝机械有限公司；拉伸试验机:德国Zwick公司Zwick/Roell Z010；弯曲测试仪:INSRTON 5500R，INSTRON公司，英国；冲击试验机:德国Zwick公司，Zwick 5113.300摆式im pacitester烘箱:DHG90A系列(101AS系列)，YLD-200，上海索普有限公司；偏光显微镜:奥林巴斯BX51，奥林巴斯公司；热变形温度测试仪:HDT 3维卡特零件号6911.000，意大利Ceast扫描电子显微镜:利奥1530副总裁，德国利奥公司产品；马弗炉:L15/12，纳博科夫(上海)工业炉有限公司

第3章长玻璃纤维增强尼龙66粒料...27
3.1导言...27
3.2结果和讨论...28
3.3本章摘要...35
第4章浸渍切割长度与玻璃长度...36
。...36
4.2结果和讨论.......36
4.3本章摘要.......43
第五章长玻璃纤维增强注射成型工艺参数.......44
5.1导言.......44
5.2结果和讨论.......44
5.2.1螺杆速度对LGFR-PA66机械性能的影响.......44
5.2.2螺杆速度对LGFR-PA66玻璃纤维长度和分布的影响.......46
5.2.3背压对LGFR-PA66机械性能的影响.......50
5.2.4注射压力对LGFR-PA66机械性能的影响.......51
5.3本章摘要.......52

结论

1。选用PA66-EPR27和玻璃纤维4301，采用熔融浸渍法制备LGFR-PA66复合粒料。通过改变玻璃纤维含量和配方，对比分析了LGFR-PA66复合颗粒的性能，并观察了浸渍效果。50%玻璃纤维质量分数复合材料的力学性能大于40%玻璃纤维质量分数复合材料。偶联剂KH561对LGFR-PA66预浸料的浸渍效果优于KH560，力学性能较好。50% LGFR-PA66复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为231兆帕、328兆帕和35千焦-2，比SGFR-PA66提高了约30%。[/比尔/] 2。LGFR-PA66复合材料制品的强度随着预浸料长度的增加而增加。从生长趋势来看，当玻璃纤维长度约为12mm时，其弯曲强度较大，此后强度的增加程度降低。从设备条件来看，适宜将粒料长度设定为12毫米，为了进一步增加玻璃纤维的长度和增加产品的强度，有必要对设备进行改进，增加螺旋槽的宽度和深度，增加螺杆的压缩比，从而进行更大长度浸渍材料的注射成型。
3。在注塑工艺参数中，提高温度会增加树脂的流动性，从而降低玻璃纤维与树脂之间的作用力，降低玻璃纤维长度的断裂程度；增加螺杆的转速会增加玻璃纤维和树脂之间的作用力，这更有可能导致玻璃纤维断裂。增加背压还会增加玻璃纤维和树脂之间的作用力，甚至会挤出玻璃纤维和玻璃纤维之间的树脂，增加玻璃纤维和玻璃纤维之间碰撞和摩擦的可能性，从而缩短玻璃纤维的断裂。因此，从进料口到喷嘴筒体温度，注射成型工艺参数设定为290-290-280℃，螺杆转速为100转/分钟，注射压力为40兆帕，背压为10兆帕，模具温度为80℃，保压压力为25兆帕，从而获得力学性能较好的长玻璃纤维增强尼龙66产品。

参考
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