尼龙6的改性方法——玻纤增强系列（一）

 共混改性尼龙是在尼龙基础树脂中加入一定的改性剂，通过化学或物理共混方法制造的各种尼龙产品。按其结构变化，可分为化学改性与物理共混改性，其中物理共混改性分为增强、阻燃、填充、增韧、合金化、功能化等六大类别。

1.纤维增强概述

 

用高强度纤维与树脂配合后能提高基体的物理力学性能，其增强效果主要依赖于纤维材料与基体的牢固粘接，使塑料所受负荷能转移到高强度纤维上，并将负荷由局部传递到较大范围甚至于整个物体。典型的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维和钛酸钾、氧化锌等晶须。采用纤维增强尼龙可以成倍提高尼龙的强度，大幅度提高其热变形温度，是制造高强度耐热尼龙的有效途径。

 

 

 注：以上列表数据仅作为参考，不作为最终实测结果

玻璃纤维增强尼龙材料是较为常用的纤维增强改性方法。玻璃纤维具有高强度、耐候、耐热、抗腐、隔热、绝缘性好等特点，与其它纤维相比较，玻璃纤维的价格低廉，是廉价髙性能增强材料。玻璃纤维的主要成分为二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化硼（B2O3）、氧化钠（Na2O）等。一般采用含碱金属氧化物（主要指Na2O）在2%以下的无碱玻纤（属硼硅酸盐玻璃纤维）。中碱玻纤其碱金属氧化物含量为8%~12%，耐水性较差，一般用于对机械强度要求不高的一般增强塑料结构件；高碱玻纤其碱金属氧化物含量为14%~15%，主要用于保温、防水、防潮材料。

 

2.玻璃纤维增强尼龙的作用机理

 

在共混过程中，玻璃纤维在螺杆挤出机的高剪切作用下，被切成一定长度的纤维，并均匀地分布在PA基体树脂中。混合挤出过程中，玻璃纤维会沿轴向方向产生一定程度的取向，当制品受外力作用时，从基体传到玻璃纤维，力的作用方向发生变化，即沿着纤维取向的方向传递。这种传递作用，在一定程度上起到力的分散作用，即为能量的分散作用，从而增强了材料承受外力作用的能力。在宏观上，显示出材料的弯曲强度、拉伸强度等力学性能的大幅度提高。

 

玻纤组成不同，强度和模量也不相同。如直径为5 μm的纤维，无碱玻纤的抗张强度为2000 MPa， 而中碱玻纤（含碱金属氧化物6% ~ 12%)抗张强度只有1600 MPa。玻纤在增强塑料中的分散形式有平行排列、相互垂直、杂乱排列、织物形状排布等，对制品的力学性能都有很大影响。

 

玻纤含量对塑料制品的力学性能也有很大影响。玻纤与基体树脂界面粘接情况，对玻纤增强塑料的影响最为重要。若界面粘接不好，玻纤就发挥不了增强作用，因此常用偶联剂处理玻纤表面，以此提高玻纤的增强效果。一般选用无碱玻纤作为增强材料，其电绝缘性好，力学强度高，水解度低，耐水、耐弱碱性好。

 

玻璃纤维增强尼龙生产的主要控制因素在制备过程中，玻璃纤维的分散、玻璃纤维与尼龙基料的粘接、玻璃纤维尺寸及分布、各种助剂的正确应用、工艺条件的调整、螺杆组合及转速的控制等因素均会影响产品性能。

 

3.玻纤增强PA的控制因素

 

1.1   玻璃纤维单纤的直径对增强PA的力学性能有较大的影响。

 

 

一般来说，玻璃纤维直径控制在10~20 μm范围内，玻璃纤维直径太粗，与PA的粘接性就差，引起产品力学性能下降。玻璃纤维太细时，易被螺杆剪切成细微粉末，从而失去纤维的增强作用。纤维直径对增强PA66力学性能的影响见表。

 

 

注：以上列表数据仅作为参考，不作为最终实测结果