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1、 毕业论文玻璃纤维增强聚酰胺复合材料性能的研究材料工程系付鑫102074208学生姓名： 学号： 高分子材料与工程系 部： 张保卫专 业： 指导教师： 二一四年六月 诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业论文任务书论文题目： 玻璃纤维增强聚酰胺复合材料性能的研究 系部： 材料工程系 专业： 高分子材料与工程 学号： 102074208 学生： 付鑫 指导教师（含职称）： 张保卫 （副教授） 1课题意义及目标尼龙是最主要的工程塑料之一。但它吸水性大，耐酸性差，干态和低温冲击强度低以及
2、吸水后易变形，影响了制品的尺寸稳定性。玻璃纤维，主要成份为二氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化硼，氧化镁，氧化钠等。玻纤增强复合材料，是以尼龙为基体，以纤维为增强材料制成的复合材料，复合材料综合了尼龙基体与纤维的性能，提高了尼龙本身的拉伸，冲击以及热稳定性。通过探索，确定玻璃纤维与尼龙的最佳比例。2主要任务1）玻璃纤维的处理；2）在压制成型工艺制得复合材料样条；按照实验所需制得不同规格的样条；3）测试尼龙玻璃纤维复合材料的最佳配比；4）进行力学基本性能测试和相应结构表征测试；5）用扫描电镜等对其微观结构进行分析；6）对比实验结果，得出结论；7）完成毕业论文的撰写工作。3 基本要求1）认真学习相关书籍
3、，查阅中外文资料，制定出合理的实验研究方案；2）认真做好各环节实验，做好实验记录，要求实验数据准确可靠；3）勤于思考，应用所学的专业知识来解决实验中遇到的问题；4）翻译一篇与本课题相关的英文文献；5）论文撰写要求严格按照材料工程系“本科毕业论文格式要求”撰写。4. 主要参考资料1 福本修编. 聚酰胺树脂手册M. 施祖培等译. 化京: 中国石化出版社, 1994, 2. 2 刘相果, 彭晓东, 刘江等. 偶联剂对短玻纤增强PA66微观结构及性能影响究J. 工程塑料应用, 2003, 31(7): 14. 3 Nelson W E. Nylon Plastics TechnologyJ. NEWN
4、ES BUTTERWORTHS, 1976, 2.4 陈蔚萍, 高青雨, 米常焕. 尼龙66的改性研究进展J. 河南大学学报(自然科学版), 2000, 30(2): 7172. 5进度安排论文各阶段名称起 止 日 期1查阅文献资料，确定实验方案1月3日3月18日2制定实验方案，准备原料3月19日3月25日3与其他同学进行初步试验，并记录数据3月26日4月30日4中期检查5月2日5月4日5通过之前实验的数据，挑出较好的数据5月5日5月25日6对所做实验的数据进行分析总结5月26日5月28日7分析实验数据，查漏补遗5月29日6月3日8完成毕业论文及答辩工作6月4日6月22日审核人： 年 月 日太
5、原工业学院毕业论文玻璃纤维增强聚酰胺复合材料性能的研究 摘要：本论文以尼龙6与玻璃纤维为原料，制备了玻璃纤维/尼龙6复合材料。采用以尼龙6为基体材料，玻璃纤维为增强材料。对玻璃纤维用硅烷偶联剂KH-550进行表面处理，使玻璃纤维表面接枝上与尼龙6产生良好相容性的基团，通过密炼机将尼龙6与经过处理的玻璃纤维混炼均匀。研究玻璃纤维的加入量对于尼龙6性能的影响，结果表明：玻璃纤维的加入可以改善尼龙6的力学性能；玻璃纤维的加入可以改变尼龙6的热稳定性；玻璃纤维的加入可以改变尼龙6的热变形温度；玻璃纤维加入可以改变尼龙6的结晶性。关键词：尼龙6，玻璃纤维，力学性能，热稳定性，热变形温度，结晶性The P
6、erformance of Glass Fiber Reinforced Polyamide CompositesAbstract: In this paper, the preparation of glass fiber/nylon 6 composite materials uses nylon 6 and glass fiber as raw material. Glass fiber surface-treated with a silane coupling agent KH-550, the upper surface of the glass fiber and nylon 6
7、 grafted produce good compatibility group, mix nylon 6 and treated glass fibers uniform by Mixer. Research the amount of glass fiber properties of the nylon 6. The results showed that: Glass fiber can improve the mechanical properties of nylon 6; glass fiber can change the thermal stability of nylon
8、; glass fiber can change the heat distortion temperature of nylon 6; glass fiber can change the crystalline nylon 6.Key words: Nylon 6, Glass Fiber, Mechanical Properties, Thermal Stability, Thermal Deformation Temperature, CrystallineII目 录1 前言11.1 尼龙6的概述11.2 尼龙6的改性现状21.3 尼龙6的增强改性21.3.1 玻璃纤维增强尼龙621.
9、3.2 玻璃纤维增强尼龙651.3.3 芳纶纤维增强尼龙6复合材料61.3.4 晶须增强尼龙6复合材料81.3.5 填料增强尼龙6复合材料91.4 玻璃纤维增强尼龙6复合材料111.4.1 玻璃纤维的长度111.4.2 玻璃纤维表面处理131.4.3 玻璃纤维在复合材料中长度的影响因素141.5 国内外研究进展162 GF/尼龙6复合材料的制备182.1 主要原料及实验仪器182.2 实验步骤192.2.1 玻璃纤维的表面处理192.2.2 玻璃纤维/尼龙6复合板材的制备202.2.3 玻纤的红外表征212.2.4 玻纤的的相关测试212.2.5 悬臂梁（缺口）冲击试验222.2.6 拉伸强度
10、试验223 工艺条件的分析243.1 工艺条件影响243.1.1 温度对挤出成型的影响243.1.2 密炼机的转子转速对工艺的影响244 实验结果分析254.1 玻璃纤维/尼龙6复合材料力学性能表征254.1.1 玻璃纤维/尼龙6复合材料拉伸性能表征254.1.2 玻璃纤维/尼龙6复合材料冲击性能表征264.2 玻璃纤维/尼龙6复合材料红外性能表征274.2.1 玻璃纤维红外光谱分析274.2.2 玻璃纤维/尼龙6复合材料红外光谱分析284.3 玻璃纤维/尼龙6复合材料热性能表征294.3.1 玻璃纤维/尼龙6复合材料维卡热变形温度分析294.3.2 玻璃纤维/尼龙6复合材料热失重温度（TG）
11、分析304.4 玻璃纤维/尼龙6复合材料X射线衍射分析314.4.1 玻璃纤维/尼龙6复合材料XRD分析315 结论33参考文献34致谢371 前言材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。由于多种多样，分类方法也就没有一个统一标准。从物理化学属性来分，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复
12、合材料。从用途来分，又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料。 1.1 尼龙6的概述PA6是由己内酰胺开环聚合产生的，是尼龙系列产品中开发最早、产量最大、应用最广的品种之一，它含有极性的酰胺键，分子链间可以形成氢键，并容易使得分子发生取向，具有较高的结晶性，较优异的拉伸性能、弯曲性能、压缩强度等力学性能，而且低温性能优良、化学性能稳定、机械性能良好、电绝缘性能优越、比重小、易加工成型、能自熄耐磨性好，是一种用途广泛的工程塑料。因此，被广泛应用于汽车、电子电器、化工、机械仪器仪表、建筑等行业。但它吸水性大、耐酸性差、干态和低
13、温冲击强度低以及吸水后易变形，影响了制品的尺寸稳定性，使其应用范围受到了一定的限制。为了改进上述缺点，扩大其应用领域，并更好的满足对使用性能的要求，人们采用多种方法对PA6进行改性，以改进PA6塑料的冲击性、热变形性、力学性能、成型加工性能及耐化学腐蚀性能1。图 1.1 尼龙6的结构式Figure 1.1 Structure of nylon 61.2 尼龙6的改性现状单一的高分子材料已经很难满足要求，复合材料逐渐成为人们研究的热点。按照改性方法将PA6的改性分为化学改性和物理改性两大类。化学改性是通过发生化学反应在PA6的主链、支链及侧键上引入新的结构单元、聚合物链或功能基团，从而使其结构、
14、性能都发生变化的方法。PA6的化学改性主要有不同单体之间的共聚反应、大分子链的接枝反应以及大分子链之间的交联反应等。物理改性是在PA6基体中加入其它填料、塑料品种、橡胶品种、热塑性弹性体或一些有特殊功能的添加助剂，靠不同组分之间的物理作用，经过混合、混炼而制得的性能优异的PA6改性材料的方法。物理改性主要有共混、增强、增韧、增容改性等。物理改性是一种简单、快捷、经济的改性方法，在加工过程中比较容易实现，因而被广泛应用。按改性的目的不同，通常将PA6的改性分为：增强改性、增韧改性、阻燃改性、增塑和润滑改性等。通过采用以上的方法对PA6进行改性，可以开发出品种繁多、性能各异、用途专一的一系列高质量PA6新产品1。1.3 尼龙6的增强改性 为了使PA6的弯曲强度、拉伸强度、压缩强度等性能大幅度提高
