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1、增强耐磨 PA66 复合材料的研制及应用张志军1，2 戴文利2 刘爱学1 (1 株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007；2 湘潭大学化学学院，湖南，湘潭 411105 )摘要摘要 以玻璃纤维（GF）作为增强体系，加入硅酮粉、增容剂和其它添加剂，制备了增强耐磨 PA66复合材料。探讨了增容剂、硅酮粉对复合材料性能的影响。结果表明，当 PA66 增强料、增容剂、硅酮粉比例为 100：6：1 时，制备的复合材料有较好的力学性能和耐磨性能。该增强耐磨 PA66 材料已广泛应用于织布梭的生产，性能满足行业标准要求。关键词关键词 硅酮粉 增容剂 PA66 力学性能 耐磨性能 尼龙（PA）
2、66是一种性能优良的工程塑料，具有较高的强度及优良的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性和流动加工性，在汽车、电子、电气设备、机械部件、交通器材等方面得到广泛的应用1。而PA66作为结构性材料在纺织器材上的应用对其强度、耐磨性等方面提出了更高的要求，为此笔者PA66为基体，选用玻璃纤维（GF） 、自制的增容剂、硅酮粉等原料，研制了一种增强耐磨PA66复合材料。并探讨了增容剂、硅酮粉对复合材料性能的影响。1 1 实验部分实验部分1.11.1 实验原料实验原料PA66:工业品,EPR27,平顶山神马集团尼龙 66 盐厂；玻璃纤维：工业级，巨石集团；硅酮粉：RM4-7051，美国道康宁公司，增容剂：接枝率 0.
3、9，自制。 1.21.2 设备与仪器设备与仪器高速混合机：SHR-10A 型，张家港轻工机械厂；双螺杆挤出机：36 型，江苏昆山科信塑机有限公司；注塑成型机：T80 型，无锡格兰塑机制造有限公司；电子万能试验机：CMT-10000N 型，深圳新三思材料检测有限公司；摆锤式冲击试验机：XJJ-500 型，承德试验机有限责任公司；洛氏硬度计：HRSS-150 型，上海精密仪器仪表有限公司；热变形温度测试仪：XRW-300A 型，承德试铨检测仪器有限公司；2摩擦磨损试验机：MMU-2 型，济南益华摩擦学测试技术公司；金相显微镜：201A-D 型，上海光学仪器厂。1.31.3 试样制备工艺试样制备工艺
4、增强耐磨 PA66 制备工艺流程如图 1 所示图 1 增强耐磨 PA66 制备工艺流程将 PA66 在 120下热风干燥 8 小时，增容剂在 80下热风干燥 4 小时，然后将PA66 与增容剂、硅酮粉和其它助剂按一定比例经高速混合机混合后，与 GF 通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，造粒温度 255265，螺杆转速 300r/min。所得粒料再经120鼓风干燥 8h，在注塑机上注塑成标准的性能测试样条，注塑温度为 260-270。试样成型后在温度为（232）、湿度为（505）%的环境中放置（241）h 后备用。1.41.4 性能测试性能测试拉伸性能测试按 GB/T1040-1992；弯曲性能测试按
5、 GB/T9341-1998；冲击性能测试按 GB/T1043-1993；洛氏硬度测试按 GB/T230.2/.3-2002热变形温度测试按 GB/T1634-2004摩擦系数测试按 GB/T10006-1988；将加硅酮粉前后的 PA66 复合材料分别制成摩擦试样，在摩擦磨损试验机上干磨 2h后，取下试样在金相显微镜下观察摩擦面并拍照。2 2 结果与讨论结果与讨论2.12.1 硅酮粉的加入对复合材料性能的影响表1 硅酮粉对PA66复 合材料性能的影响PA66增容剂硅酮粉其它助剂混合挤出玻纤切粒制样检测3硅酮粉用量性能0 01 1拉伸强度/MPa168.5185弯曲强度/MPa206225缺口
6、冲击强度/KJ.m-29.710.5洛氏硬度/HRR114117热变形温度/242248摩擦因数0.160.13据文献2报道，在复合材料中加入1质量份（以下简称份）硅酮粉时，硅酮粉能较好地分散到体系中，并且能很好地改善润滑和耐磨性能。所以笔者将硅酮粉的添加量确定为1份。表1为硅酮粉对PA66复合材料性能的影响，从表1可以看出加入1份的硅酮粉后，PA66复合材料的拉伸、弯曲强度有较大提高，冲击性能变化不大，表面硬度与热变形温度有一定提高，摩擦因数略有降低。这是因为硅酮粉是一种刚性粒子，本身具有一定的耐磨性，粒径一般在5m，具有一定的耐磨性，将硅酮粉加入到复合材料中起到了成核剂的作用，在结晶过程中
7、能形成许多细小的球晶，并均匀地分布在复合材料中，改善了复合材料的结晶状态，使聚合物有了较细的纹理结构，从而使得PA66复合材料的拉伸、弯曲强度、洛氏硬度、热变形温度均有提高，耐磨性能提高，摩擦系数降低。而一定量的刚性粒子加入对材料冲击性能影响变化不大3。图2为两种试样摩擦面金相显微镜照片。从图2a可以看出，试样磨损比较多，磨痕宽。从图2b可以看出，试样磨损比较少，磨痕窄。说明加入硅酮粉后，材料磨耗小，复合材料耐磨性能提高。4(a) (b)图 2 摩擦试验后样条摩擦面照片对比22 增容剂用量对PA66复合材料性能的影响对PA66进行耐磨和增强改性后，PA66复合材料的冲击性能偏低，在使用过程中材
8、料显示脆性。笔者选用自制的增容剂对复合材料进行增韧，力学性能结果如图3和图4所示。图3 增容剂添加量对复合材料缺口冲击强度的影响 图4 增容剂添加量对复合材料力学性能的影响从图 3 和图 4 可看出，在一定范围内，PA66 复合材料的冲击强度随着增容剂加入量的增加而增大，而拉伸强度、弯曲强度则随增容剂增加而减小。当增容剂的加入量达到质量份 6 份时，PA66 复合材料的冲击强度达到最大。随着增容剂用量的增加，复合02468107.58.08.59.09.510.010.5缺口冲击强度，KJ/m2增容剂添加量，质量份数%02468101751801851901952002052102152202
9、25230235240复合材料力学性能,MPa增容剂的添加量，质量份数%弯曲强度拉伸强度5材料的冲击强度略有减小。这是因为增容剂本身是一种接枝物，其接枝后一端与基材中的 PA66 具有较好的相容性，另一端与 GF 等其它组分相连,改善 PA66 和其它组分的相容性。但是，当其含量过大时，增容剂的分子链易在界面处相互缠结，有自成一相的趋势。由于增容剂是一种接枝物，且其自身接枝率并不很高，热、力学性能低于 PA66 复合材料的性能，因而过多的增容剂影响了材料的结构，导致复合材料的冲击强度下降。同时增韧剂又是一种弹性体，在提高复合材料韧性同时，降低了复合材料的刚性，所以复合材料的拉伸、弯曲强度均降低
10、4-5。综合考虑 PA66 复合材料的性能及复合材料在纺织器材方面应用要求，笔者确定增容剂的用量为 6 份，即当 PA66 增强体系、增容剂、硅酮粉的质量比为 100： 6：1 时，可以得到力学性能和耐磨性能均比较好的增强耐磨PA66 复合材料。3 3 应用情况应用情况增强耐磨PA66复合材料具有力学性能高和耐磨性能好，在现代化社会生产中具有较好应用前景，特别适合于在纺织行业使用。笔者研制的增强耐磨PA66材料力学性能、摩擦性能等完全能满足行业对增强PA梭材料的要求。增强耐磨PA66复合材料性能与行业要求性能对比如表2所示。表2 增强PA66复合材料性能与行业要求材料性能对比用该增强耐磨PA6
11、6复合材料生产的织布梭外观图如图5所示。由于该产品具有较好的冲击性能和耐磨性能，已得到纺织行业的广泛认可。这种新型的PA梭在织布机上使用时，在换梭过程中基本没出现过断梭现象，连续使用1年后产品仍然完好无损，使用状况良好。该产品性价比高，已经在江西、江苏、山东等纺织器材厂批量生产。项目行业要求实测性能拉伸强度 /MPa150185弯曲强度 /MPa190225缺口冲击强度/KJ.m-28.010.5摩擦因数0.200.136图5 用增强耐磨PA66复合材料制得的织布梭4 4 结论结论（1）在 PA66 复合材料中添加 1 份的硅酮粉后，复合材料的力学性能和耐磨性能都有一定的提高。（2）一定范围内
12、，PA66 复合材料的冲击韧性随增容剂增加而增加，而拉伸、弯曲强度随增容剂增加而降低。综合考虑复合材料性能，当 PA66 增强料、增容剂、硅酮粉的质量比为 100：6：1 时，可以得到力学性能和耐磨性能都比较优良的增强耐磨 PA66复合材料。（3）研制的增强耐磨 PA66 复合材料已广泛用于生产织布梭，性能满足要求，使用状况良好。参考文献参考文献1邓如生 工程塑料共混改性，化学工业出版社，2003.2李杰、郑德，塑料助剂与配方设计技术，化学工业出版社，2005.3 任民、陶国良等，增强耐磨尼龙 6 材料的研制，现代塑料加工应用，1993，5（6）： 1720.4 杨其、匡俊杰、赵亮等，PA66
13、 的增韧增强研究，塑料工业，2005 ，33（4）：1820.5石建江、陈宪宏、肖鹏等，新型尼龙织布梭的研制及应用，工程塑料应用，2006，34（7）：74446.Manufacture And Application Of Reinforced Wearable Nylon-66Zhang Zhi-jun 1，2 Dai wen-li 2 Liu ai-xue1（1 Zhuzhou Times New Material Technology Co.,Ltd,HuNan Zhuzhou 4120012 Chemistry Institute of Xiangtan University, Hu
14、nan,Xiangtan 411105）Abstract:Abstract: In the paper,glass fiber as reinforcement,silicone powder、elasticizer and other assistant reagent added, A kind of reinforced Nylon 66 was prepared with hard wearing performance.The effect on the performance of the compound material with silicone powder and ela
15、sticizer added was discussed.The result show when when the dosage ratio of reinforced PA66, elasticizer, silicone powder was 100:6:1, the compound material has the better mechanical and wearing performance. The reinforced and Wearable Nylon 66 was widely used in the fields of textile equipment. The performance satisfied the trade required.Keywords:Keywords: silicone powder；elasticizer；nylon66；mechanical performance；wearing performance.
