增强耐磨pa66 复合材料的研制及应用

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1、增强耐磨PA66复合材料的研制及应用张志军1，2戴文利2刘爱学1(1株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007；2湘潭大学化学学院，湖南，湘潭411105)摘要以玻璃纤维（GF）作为增强体系，加入硅酮粉、增容剂和其它添加剂，制备了增强耐磨PA66复合材料。探讨了增容剂、硅酮粉对复合材料性能的影响。结果表明，当PA66增强料、增容剂、硅酮粉比例为100：6：1时，制备的复合材料有较好的力学性能和耐磨性能。该增强耐磨PA66材料已广泛应用于织布梭的生产，性能满足行业标准要求。关键词硅酮粉增容剂PA66力学性能耐磨性能尼龙（PA）66是一种性能优良的工程塑料

2、，具有较高的强度及优良的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性和流动加工性，在汽车、电子、电气设备、机械部件、交通器材等方面得到广泛的应用[1]。而PA66作为结构性材料在纺织器材上的应用对其强度、耐磨性等方面提出了更高的要求，为此笔者PA66为基体，选用玻璃纤维（GF）、自制的增容剂、硅酮粉等原料，研制了一种增强耐磨PA66复合材料。并探讨了增容剂、硅酮粉对复合材料性能的影响。1实验部分1.1实验原料PA66:工业品,EPR27,平顶山神马集团尼龙66盐厂；玻璃纤维：工业级，巨石集团；硅酮粉：RM4-7051，美国道康宁公司，增容剂：接枝率0.9，自制。1.2设备与仪器高速

3、混合机：SHR-10A型，张家港轻工机械厂；双螺杆挤出机：Φ36型，江苏昆山科信塑机有限公司；注塑成型机：T80型，无锡格兰塑机制造有限公司；电子万能试验机：CMT-10000N型，深圳新三思材料检测有限公司；摆锤式冲击试验机：XJJ-500型，承德试验机有限责任公司；洛氏硬度计：HRSS-150型，上海精密仪器仪表有限公司；热变形温度测试仪：XRW-300A型，承德试铨检测仪器有限公司；7摩擦磨损试验机：MMU-2型，济南益华摩擦学测试技术公司；金相显微镜：201A-D型，上海光学仪器厂。1.3试样制备工艺增强耐磨PA66制备工艺流程如图1所示玻纤PA66制样

4、检测切粒挤出混合增容剂硅酮粉其它助剂图1增强耐磨PA66制备工艺流程将PA66在120℃下热风干燥8小时，增容剂在80℃下热风干燥4小时，然后将PA66与增容剂、硅酮粉和其它助剂按一定比例经高速混合机混合后，与GF通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，造粒温度255～265℃，螺杆转速300r/min。所得粒料再经120℃鼓风干燥8h，在注塑机上注塑成标准的性能测试样条，注塑温度为260-270℃。试样成型后在温度为（23±2）℃、湿度为（50±5）%的环境中放置（24±1）h后备用。1.4性能测试拉伸性能测试按GB/T1040-1992；弯曲性能测试按GB/T9341

5、-1998；冲击性能测试按GB/T1043-1993；洛氏硬度测试按GB/T230.2/.3-2002热变形温度测试按GB/T1634-2004摩擦系数测试按GB/T10006-1988；将加硅酮粉前后的PA66复合材料分别制成摩擦试样，在摩擦磨损试验机上干磨2h后，取下试样在金相显微镜下观察摩擦面并拍照。2结果与讨论2.1硅酮粉的加入对复合材料性能的影响表1硅酮粉对PA66复合材料性能的影响7性能硅酮粉用量01拉伸强度/MPa168.5185弯曲强度/MPa206225缺口冲击强度/KJ.m-29.710.5洛氏硬度/HRR114117热变形温度/℃24224

6、8摩擦因数0.160.13据文献[2]报道，在复合材料中加入1质量份（以下简称份）硅酮粉时，硅酮粉能较好地分散到体系中，并且能很好地改善润滑和耐磨性能。所以笔者将硅酮粉的添加量确定为1份。表1为硅酮粉对PA66复合材料性能的影响，从表1可以看出加入1份的硅酮粉后，PA66复合材料的拉伸、弯曲强度有较大提高，冲击性能变化不大，表面硬度与热变形温度有一定提高，摩擦因数略有降低。这是因为硅酮粉是一种刚性粒子，本身具有一定的耐磨性，粒径一般在5μm，具有一定的耐磨性，将硅酮粉加入到复合材料中起到了成核剂的作用，在结晶过程中能形成许多细小的球晶，并均匀地分布在复合材料中，

7、改善了复合材料的结晶状态，使聚合物有了较细的纹理结构，从而使得PA66复合材料的拉伸、弯曲强度、洛氏硬度、热变形温度均有提高，耐磨性能提高，摩擦系数降低。而一定量的刚性粒子加入对材料冲击性能影响变化不大[3]。图2为两种试样摩擦面金相显微镜照片。从图2a可以看出，试样磨损比较多，磨痕宽。从图2b可以看出，试样磨损比较少，磨痕窄。说明加入硅酮粉后，材料磨耗小，复合材料耐磨性能提高。7(a)(b)图2摩擦试验后样条摩擦面照片对比2．2增容剂用量对PA66复合材料性能的影响对PA66进行耐磨和增强改性后，PA66复合材料的冲击性能偏低，在使用过程中材料显示脆性。笔者选

8、用自制的增容剂对复合材料