ABSGF疲劳裂纹扩展的研究.pdf

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1、工程塑料应用2010年，第38卷，第11期ABS／GF疲劳裂纹扩展的研究李萌崛王涛周皇卫严正(四川大学高分子科学与工程学院，成都610065)摘要通过对(丙烯腈／丁二烯／苯乙烯)共聚物(ABS)／s~璃纤维(GF)复合材料疲劳裂纹扩展速度研究，得到ABS／GF复合材料在不同应力和振动频率下疲劳性能随GF填充量变化的趋势。结果表明，高频(0．85Hz)低应力(0．8kN)务件下，GF对裂纹的扩展具有阻滞作用，其中GF质量分数为20％时ABS／GF复合材料疲劳性能最好；低频(0．25Hz)高应力(1．6kN)条件下，试样疲劳性能最差，疲劳

2、周次均在2000次以下，加入GF有利于裂纹的扩展。关键词(丙烯腈丁二烯／苯乙烯)共聚物／玻璃纤维疲劳裂纹扩展应力玻璃纤维(GF)增强热塑性塑料最早出现在20理，并将ABS在真空烘箱内烘12h，温度为8O℃。世纪50年代⋯。(丙烯腈／丁二烯／苯乙烯)共聚物通过双螺杆挤出机进行共混造粒，加工温度分别为(ABS)／GF是以ABS聚合物作为基体，以GF为增170、190、210、220、220、215℃，主轴转速120r／rain，强相制得的复合材料，其综合了聚合物和GF的性加料转速10r／rain。将预处理过的GF与ABS共能l2』。GF的

3、引人使AB5具有良好的综合性能，其混，制备ABS／GF复合材料。采用注塑机注射成型。热变形温度、洛氏硬度、拉伸强度有所提高J，同注射温度分别为190、210、225、220℃；模具温度60时，线膨胀系数和成型收缩率显著降低，增强了制品℃，注射时间5S，保压时间5s，冷却时间40s。的尺寸稳定性J。我国目前对GF增强复合材料的1．4疲劳试验研究主要集中在聚丙烯和聚酰胺材料上，GF增强将自制的疲劳试验机(频率0．25～0．85Hz，应ABS材料的研究较少。T．J．Bohatka等对以ABS力0～I．8kN)装夹在冲床上，利用冲床上下往复的

4、为基体的复合材料裂纹扩展提出了理论模型。陆颖运动，提供循环应力。通过一系列传动装置，将此循等对ABS／GF复合材料环状试样动态力学进行分环压力传递到标准试样上。析。将质量分数分别为0、10％、20％、30％的GF加笔者研究了不同含量GF在不同频率和应力条入ABS中，分别制得I、2、3、4试样，测试相同条件下，ABS／GF复合材料疲劳裂纹扩展速度，以及裂件下GF的含量对ABS／GF复合材料疲劳性能的影纹扩展速度随GF填充量变化的影响。响。1实验部分调整冲床的频率和试样承受的应力，得到频率1．1原材料和应力因素对ABS／GF的影响。ABS

5、：301，兰州石化公司；2结果与讨论GF：成都市科龙化工试剂厂；2．1高频高应力下试样疲劳裂纹的扩展硅烷偶联剂：KH一570，南京立派化工有限公试样在高频(0．85Hz)、高应力(1．6kN)循环司：应力作用下疲劳裂纹扩展情况如图1所示。1试样丙酮：分析纯，成都市科龙化工试剂厂。1O1．2实验仪器、设备s双螺杆挤出机：TSSJ一25型，晨光化工研究院。树脂机械研究所；垂注塑机：HTF86X1型，宁波海天注塑机厂；熏2疲劳试验机：自制；00200040OO6OOO8000USB数码电子显微镜：深圳市希曼电子有限公疲劳破坏周次／次司。图1

6、高频高应力下试样疲劳裂纹的扩展1．3试样制备将GF和硅烷偶联剂以质量比50：1进行预处收稿日期：2010—08一J7李萌崛，等：ABS／GF疲劳裂纹扩展的研究61疲劳断裂周次为5800次；2试样比纯ABS试样疲展的速度低于1试样裂纹扩展的速度，此时2、3、劳性能有所提高，疲劳断裂周次为6750次；而3试4试样的疲劳性能最佳，分别为16200次、17300样和4试样疲劳性能有所降低，分别为5500次和次、15100次，3试样疲劳性能最好。即随着GF含4600次。当GF含量超过2试样时，随着GF含量量的增加，试样的疲劳性能先增加后降低。因

7、为GF的增加，试样的疲劳性能下降。在循环应力作用的的加入，阻滞裂纹扩展的同时，降低了界面间距，有初期(0～2500次)，4试样疲劳裂纹的扩展速度高利于裂纹的扩展。故2、3试样比4试样疲劳性能于1、2、3试样疲劳裂纹的扩展速度。在循环应力好。的后期(大于2500次)，3、4试样疲劳裂纹扩展的2．3低频高应力下试样疲劳裂纹扩展的速度速度高于1、2试样。试样在低频(0．25Hz)、高应力(1．6kN)作用试样疲劳过程大致分为三个阶段：疲劳裂纹的下疲劳裂纹的扩展情况如图3所示。低频作用下，产生、疲劳裂纹的扩展、试样的失效和断裂。在疲劳试样在一

8、个循环应力周期所受应力时间长、应力较裂纹的产生阶段，随着GF含量的增加，ABS与GF大，试样的疲劳性能最差。纯ABS疲劳破坏周次仅界面增多，有利于裂纹的产生。疲劳裂纹扩展阶段，为1810次，随着GF含量的增加，试样的疲劳