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玻璃纖維增強尼龍66斷裂機理的研究

文章出處:徐州騰飛工程塑料有限公司   發布時間:2017-07-31 10:01:00    點擊數:-   【

纖維增強塑料的破壞一般是裂紋尖端損傷并發展,裂紋在發生失穩擴展前,在裂紋尖端產生很大的損傷,其特點是脫黏。這種脫黏在到達斷裂載荷前就開始了,這種在裂紋尖端前方,由于脫黏而引起損傷是由于那里的高應力引起的。

圖片5


圖3-6為PA66/玻纖復合材料的缺口沖擊斷面形貌的SEM照片,圖中明亮柱狀物體為玻纖。從圖中可以看出:沖擊斷口呈脆性斷裂。

由圖3-6a可見,部分玻纖嵌入到基體樹脂中,部分玻纖暴露在樹脂表面。嵌入到樹脂中的玻纖已與樹脂形成了很好的界面相,這說明KH-550偶聯劑處理的玻纖與尼龍66樹脂相容性很好,界面粘結強度高,脆性斷裂在一定程度上也說明試樣具有很高界面強度,在纖維增強材料中,沖擊能力的分散通常是通過纖維與基體的界面脫黏、纖維拔出、纖維與基體的摩擦運動及基體的變形來實現的。若界面粘結強,那么在應力的作用下,材料破壞過程中增長著的裂紋容易擴散到界面,并透過脆性纖維,呈現脆性破壞;若界面粘結強度較低,纖維斷裂所引起的裂紋可以改變方向沿著界面擴展,遇到纖維缺陷或薄弱環節時裂紋可跨越纖維,繼續沿著界面擴展,形成曲折的路徑,表現為塑性斷裂,斷裂面不平整,可得玻纖含量少時,界面非常完整,這與結果一致,即玻纖含量少時,材料性能隨玻纖含量的加入,增強幅度大。

從圖3-6b還可以看到,樹脂表面有很多孔洞。這是部分玻纖與樹脂結合不好,導致玻纖在應力作用下倍拔出而形成的。

由圖3-6c可以清晰的看到,暴露在樹脂表面的玻纖表面也附有一層樹脂,且相鄰玻纖間仍有樹脂緊密相連,纖維端部呈不規則的斷裂破壞狀,玻纖大多屬斷裂而并非完全撥出,說明KH-550是尼龍66的良好偶聯劑。

本實驗填充的是短玻纖。短玻纖可以作為應力集中中心,誘發銀紋或剪切帶,銀紋或剪切帶的產生和發展需要消耗能量;因而,提高了體系的沖擊強度。但玻纖的剛性導致誘發的銀紋或剪切帶數量有限,所以消耗的能量也有限;此外,與橡膠顆粒不同,短玻纖還可能不能有效終止銀紋,致使銀紋有機會發展成破壞性裂紋。當玻纖用量較大時,玻纖之間可能會發生團聚,大顆粒狀的玻纖團聚體同樣可以成為應力集中中心,但此時它引發的可能不是銀紋,而是小裂紋;另外,在玻纖團聚體內部,還有可能發生玻纖與玻纖之間的滑移。這兩種作用的結果,導致了體系的沖擊強度降低。


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