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尼龍66加工工藝研究

文章出處:徐州騰飛工程塑料有限公司   發布時間:2017-07-31 10:04:00    點擊數:-   【

尼龍66樹脂本身的性能、玻璃纖維的因素和偶聯劑處理技術是影響復合材料性能的主要因素,但加工工藝對復合材料的性能也具有顯著的影響,適宜的加工工藝和加工條件能夠將樹脂和纖維本身的優良性能充分的發揮出來,短玻纖增強尼龍66樹脂的加工可以在單螺桿和雙螺桿擠出機進行。嚙合同向雙螺桿擠出機儀器優異的混合性能、方便、而靈活的積木式結構、高的生產能力、連續自動化的操作,在玻璃纖維增強粒料的生產中被廣泛的應用。本實驗中使用的是同向雙螺桿擠出機,在玻璃纖維增強尼龍66復合材料制備與加工過程中,加工工藝路線、擠出溫度、擠出機螺桿轉速是影響材料性能的重要因素。

1、加工工藝對復合材料性能的影響

玻璃纖維增強尼龍66效果的好壞與制備工藝的選擇有很大的關系。短玻纖增強材料有兩種加工工藝;工藝a是直接將玻璃纖維和樹脂及加工助劑混合后加入到雙螺桿擠出機中擠出,工藝b是主加料器加入尼龍66樹脂和加工助劑,側向加料器加入玻璃纖維。

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表3-5表明,由工藝b制備的產品中玻璃纖維長度要大于工藝a,這時由于工藝a中的玻璃纖維和尼龍66樹脂混合后,一同加入擠出機中共混,此工藝會造成玻璃纖維在固體輸送過程中大量的折斷。而工藝b,采用側向喂料加入玻璃纖維的方法,因玻璃纖維加入到熔融的尼龍66樹脂中,尼龍66熔體與玻璃纖維混合后,把它包起來,起到潤滑作用,減少了玻璃纖維的折斷,因而工藝b得到的纖維較長。玻璃纖維在復合材料中只有達到一定的長度才能傳遞應力,因而工藝b的增強效果較好,材料的拉伸強度、彎曲強度較高,斷裂伸長率較低。而材料的熱變形溫度、硬度、密度、熔體流動速率與材料的組成關系較大,與加工工藝關系不大。

2、擠出溫度對復合材料性能的影響

高分子聚合物具有玻璃態、高彈態和粘流態。當溫度較低時,材料成剛性固體狀,在壓力的作用下, 只發生微小的變形;當溫度升到玻璃化溫度以上粘流溫度以下時,材料的形變明顯的增加,材料變成了柔軟的彈性體,此時高分子材料中的鏈段可以運動,而高分子鏈還不能運動,此時材料的形變是可以恢復的。但當溫度進一步升高到粘流溫度以上時,高分子鏈就可以運動了,此時材料變成了黏性流體。塑料的擠出加工一般需要經歷加熱塑化、流動、冷卻固化三個步驟。加工溫度一般控制在粘流溫度以上,材料的分解溫度以下。尼龍66的溫度一般控制在260-290℃之間,而玻璃纖維的熔融溫度大約700℃左右。實驗中對比了加工溫度和復合材料中玻璃纖維長度和拉伸強度的關系,加工溫度在260-280℃,擠出機轉速為240r/min。

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表3-6表明隨著擠出溫度的升高,材料的拉伸強度提高,但是當溫度超過290℃后復合材料的拉伸強度開始下降,這主要原因是,隨著擠出溫度的提高,尼龍66的流動性提高,同時玻璃纖維開始變軟,在擠出過程中與螺桿和機筒摩擦力減少,玻璃纖維的平均長度變長,復合材料的拉伸強度提高,但是當溫度超過290℃后,尼龍66樹脂本身的性能開始劣化,盡管復合材料匯總纖維長度在增加,復合材料的拉伸強度開始下降。

3、擠出機螺桿轉速對復合材料性能的影響

加工溫度已經達到了樹脂的熔融溫度,但是擠出螺桿轉速同樣對復合材料的性能有一定的影響。實驗中控制擠出溫度為290℃。實驗中發現隨著擠出螺桿轉速的提高,復合材料中纖維的平均長度變短,復合材料的拉伸強度出現了先增長后下降的趨勢,這主要是因為隨著擠出機螺桿轉速的升高,熔體在機筒內受到的剪切力變大,玻璃纖維與機筒和螺桿摩擦增加,導致大量纖維被螺桿絞斷,纖維的平均長度變下,但是當轉速不太高時,玻璃纖維和尼龍66樹脂的混合效果差,因此材料的拉伸強度較低 ,當擠出機的轉速達到240r/min時材料的拉伸強度出現極大值,此時的混合效果最理想,當轉速進一步提高時,由于纖維長度的下降,使得復合材料的拉伸強度降低。

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