在復(fù)合材料中添加玻璃纖維等具有增強(qiáng)性質(zhì)的填料時(shí),,可以使PA6的力學(xué)性能如沖擊強(qiáng)度、彈性模量,拉伸強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度,彎曲模量,、彎曲強(qiáng)度等發(fā)生很大的轉(zhuǎn)變。本章主要研究了玻璃纖維含量對(duì)GF/PA6復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。
玻璃纖維具有很高的彈性模量及強(qiáng)度,,而PA6是一種韌性材料,對(duì)于增強(qiáng)PA6復(fù)合材料,,影響其力學(xué)性能的各項(xiàng)因素中,,玻纖含量對(duì)其有根本性的影響。另外,,樹脂,、玻纖的兩相界面是復(fù)合材料的重要組成部分,其中樹脂起橋梁作用,,把分散的玻纖連接起來(lái),,玻璃纖維是主要的承載者,界面起傳遞應(yīng)力的作用,,而這種傳遞作用的強(qiáng)弱是由界面的粘結(jié)強(qiáng)度決定的,。如果界面強(qiáng)度足夠大,應(yīng)力的傳遞效率很高,,那么,,復(fù)合材料的強(qiáng)度就會(huì)提高很大;但是如果界面強(qiáng)度很弱,,甚至低于樹脂的強(qiáng)度,那么復(fù)合材料的強(qiáng)度也有可能低于純樹脂的強(qiáng)度一般情況下,,含量越高,,界面結(jié)合強(qiáng)度越大,則復(fù)合材料的力學(xué)性能整體上也越高,,但是由于玻璃纖維的加入,,使得復(fù)合材料在擠出加工時(shí)流動(dòng)性受到一定的限制所以在生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)對(duì)強(qiáng)度的要求和流動(dòng)性的要求選用適當(dāng)含量的產(chǎn)品,。本文中首先考察了玻纖含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響,。
1、對(duì)PA6沖擊性能的影響
純PA6具有良好的塑性變形能力和優(yōu)良的無(wú)缺口沖擊性能,,但是其缺口沖擊性能并不理想,,這是由于缺口引起的應(yīng)力集中使得在快速的沖擊條件下局部應(yīng)變劇增,從而導(dǎo)致裂紋源由缺口處快速形成并迅速擴(kuò)張,,斷裂過(guò)程只伴隨了較小的形變,,所以PA6的缺口沖擊強(qiáng)度較低。當(dāng)在PA6基體中添加短切玻璃纖維后,,一方面,,復(fù)合材料中均勻分散的玻璃纖維限制了基體樹脂的變形能力,使得復(fù)合材料通過(guò)PA6基體的形變來(lái)吸收外來(lái)能量的作用減弱,。從而影響有降低復(fù)合材料沖擊性能的趨勢(shì),。另一方面,玻璃纖維作為增強(qiáng)料共混到PA6基體中,,形成了有機(jī)相/無(wú)機(jī)相界面,。在沖擊過(guò)程中的兩相界面的破壞以及玻纖從PA6基體中拔出所消耗能量又會(huì)使復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度有提升的趨勢(shì)。那么這兩個(gè)因素共同影響短切玻纖增強(qiáng)PA6的缺口沖擊性能,,所以沖擊的大力值與沖擊過(guò)程中的界面破壞和纖維拔出有關(guān),。
2、對(duì)PA6拉伸性能的影響
復(fù)合材料在受力前,,玻璃纖維和基體中都沒(méi)有應(yīng)變,,當(dāng)對(duì)其外加拉伸載荷時(shí),由于變形能力的差異,,玻璃纖維絲的兩端形成應(yīng)力集中,,并且在纖維主要長(zhǎng)度范圍內(nèi)的橢圓區(qū)域內(nèi)有比平均應(yīng)力小的現(xiàn)象,通過(guò)減小基體中平均應(yīng)力來(lái)增強(qiáng)基體,。實(shí)驗(yàn)表明,,玻纖含量對(duì)復(fù)合材料的拉伸性能的影響非常明顯,不同玻纖含量對(duì)GF/PA6復(fù)合材料拉伸性能的影響,。
3,、對(duì)PA6彎曲性能的影響
不同的玻纖含量對(duì)GF/PA6復(fù)合材料彎曲模量和彎曲強(qiáng)度的影響如圖3-6和圖3-7所示
由圖3-6可以看出當(dāng)短玻纖含量增加時(shí),,彎曲模量增大,當(dāng)玻纖含量達(dá)到40%時(shí)彎曲模量相對(duì)于純樣己升高近三倍,,達(dá)到了6.53GPa,。這是由于在復(fù)合材料的任一橫截面,都有更多的玻纖來(lái)承載負(fù)荷,,這些玻璃纖維從PA6樹脂中抽出或者斷裂,,均能吸收大量的能量,因而提高了復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度,。同時(shí),由于含量增加,,玻璃纖維之間的樹脂層變薄,,作用在復(fù)合材料上的力很容易通過(guò)樹脂層在玻纖之前傳遞,樹脂的形變也受到玻璃纖維的約束,,因而復(fù)合材料的彎曲模量也隨之增大,。
4、增強(qiáng)PA6的流動(dòng)性能
復(fù)合材料的流動(dòng)性能影響著聚合物加工成型的難易程度,,同時(shí)也影響著聚合物制品的表面狀態(tài),,因此,在進(jìn)行玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6時(shí),,不僅要考慮到玻璃纖維含量對(duì)復(fù)合材料強(qiáng)度的影響,,同時(shí)也應(yīng)該綜合考慮復(fù)合材料加工成型難易。復(fù)合材料流動(dòng)性能可以通過(guò)溶體流動(dòng)速率測(cè)試儀進(jìn)行表征,。
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