1. تأثیر مشخصات پر کردن الیاف شیشه بر پلاستیک های مهندسی PA6
از کاربرد و آزمایش میتوان دریافت که شاخص محتوا اغلب یکی از بزرگترین عوامل تأثیرگذار در کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف است.
با افزایش محتوای الیاف شیشه، تعداد الیاف شیشه در واحد سطح ماده افزایش می یابد، به این معنی که ماتریس PA6 بین الیاف شیشه نازک تر می شود. این تغییر چقرمگی ضربه، استحکام کششی، مقاومت خمشی و سایر خواص مکانیکی کامپوزیت های PA6 تقویت شده با الیاف شیشه را تعیین می کند.
از نظر عملکرد ضربه ای، افزایش محتوای الیاف شیشه مقاومت ضربه ای بریدگی PA6 را تا حد زیادی افزایش می دهد. با در نظر گرفتن PA6 پرکننده الیاف شیشه بلند (LGF)، هنگامی که حجم پر شدن به 35 درصد افزایش می یابد، استحکام ضربه ای بریدگی از 24.8J/m اصلی به 128.5J/m افزایش می یابد.
اما محتوای الیاف شیشه بیشتر نیست، بهتر است، حجم پر کردن الیاف شیشه کوتاه (SGF) به 42 درصد رسید و مقاومت ضربهای ماده به بالاترین 17.4 کیلوژول/㎡ رسید، اما ادامه افزودن باعث میشود قدرت ضربه شکاف نشان دهد. روند رو به پایین.
از نظر مقاومت خمشی، افزایش مقدار الیاف شیشه باعث می شود که تنش خمشی از طریق لایه رزین بین الیاف شیشه منتقل شود. در عین حال، هنگامی که فیبر شیشه از رزین بیرون کشیده می شود یا شکسته می شود، انرژی زیادی جذب می کند و در نتیجه مقاومت خمشی مواد را بهبود می بخشد.
نظریه فوق با آزمایشات تأیید می شود. داده ها نشان می دهد که وقتی از LGF (الیاف شیشه بلند) برای پر کردن 35 درصد استفاده می شود، مدول الاستیک خمشی به 4.99GPa افزایش می یابد. هنگامی که محتوای SGF (الیاف شیشه کوتاه) 42 درصد باشد، مدول الاستیک خمشی به 10410MPa می رسد که حدود 5 برابر PA6 خالص است.
2. تأثیر طول ماندگاری الیاف شیشه بر کامپوزیت های PA6
طول الیاف الیاف شیشه نیز تأثیر آشکاری بر خواص مکانیکی مواد دارد. زمانی که طول الیاف شیشه کمتر از طول بحرانی باشد (طول الیافی که می تواند باعث شود مواد دارای استحکام کششی الیاف خام باشد)، سطح اتصال فیبر شیشه و رزین با افزایش الیاف افزایش می یابد. طول الیاف شیشه هنگامی که مواد کامپوزیت شکسته می شود، مقاومت الیاف شیشه ای که از رزین بیرون کشیده می شود نیز بیشتر می شود تا توانایی تحمل بار کششی را بهبود بخشد.
زمانی که طول الیاف شیشه از حد بحرانی بیشتر شود، الیاف شیشه بلندتر می تواند انرژی ضربه بیشتری را تحت بار ضربه جذب کند. علاوه بر این، انتهای الیاف شیشه نقطه شروع رشد ترک است و تعداد انتهای الیاف شیشه با طول بیشتر نسبتاً کمتر است و می توان مقاومت ضربه را به طور قابل توجهی بهبود بخشید.
نتایج تجربی نشان میدهد که استحکام کششی ماده از 154.8MPa به 164.4MPa افزایش مییابد که محتوای الیاف شیشه در 40 درصد نگه داشته شود و طول الیاف شیشه از 4 میلیمتر به 13 میلیمتر افزایش یابد. استحکام خمشی و مقاومت ضربه ای بریدگی به ترتیب 24 درصد و 28 درصد بهبود یافته است.
علاوه بر این، تحقیقات نشان میدهد که وقتی طول اصلی فیبر شیشهای کمتر از ۷ میلیمتر باشد، عملکرد مواد به وضوح افزایش مییابد. در مقایسه با الیاف شیشه کوتاه، مواد PA تقویت شده با الیاف شیشه بلند مقاومت تابش بهتری دارند و می توانند خواص مکانیکی را در شرایط دما و رطوبت بالا حفظ کنند.
3. تأثیر انواع الیاف شیشه بر کامپوزیت های PA6
نوع و استحکام الیاف شیشه در استحکام کلی ماده تفاوت خواهد داشت. در حال حاضر، انواع اصلی الیاف شیشه فاقد الیاف شیشه قلیایی، الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی و غیره هستند.
در میان آنها، الیاف شیشه با استحکام تک رشته ای بالاتر، ظرفیت باربری قوی تری دارد و نتایج تجربی نشان می دهد که PA6 تقویت شده با الیاف شیشه ای با مقاومت بالا، خواص مکانیکی بهتری نسبت به PA6 معمولی تقویت شده با الیاف غیر قلیایی دارد.
مشاهده می شود که انتخاب الیاف شیشه با استحکام بالا، طول بالا و مقدار پرکننده مناسب می تواند به طور موثر به مواد کمک کند تا چقرمگی، مقاومت در برابر ضربه و سایر خواص مکانیکی را بهبود بخشد.
4. تأثیر فرآیند افزودن الیاف شیشه بر کامپوزیت های PA6
در فرآیند دانه بندی اصلاح شده با دو پیچ، تأثیر موقعیت تغذیه بر روی خواص مواد در ترکیب الیاف شیشه و رزین مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص شد که اگر الیاف شیشه زودتر اضافه شود، الیاف به راحتی از بین می رود و طول الیاف شیشه باقیمانده کوچکتر می شود. وقتی دیر اضافه می شود، فیبر شیشه به سختی با رزین ترکیب می شود و این ترکیب ضعیف است. هر دوی این شرایط باعث می شود عملکرد کلی مواد کمتر از نتایج خوب باشد.
استفاده از تغذیه جانبی برای افزودن فیبر شیشه ای برای کنترل محتوای الیاف شیشه راحت تر است و می تواند شکستن الیاف را کاهش دهد. در عین حال، در فرآیند دانه بندی اکستروژن، افزایش دمای اکستروژن و کاهش فشار اکستروژن می تواند طول GF را تا حدودی بهبود بخشد.
5. تأثیر فرآیند اکستروژن دانه بندی اصلاح شده بر روی مواد PA تقویت شده با الیاف شیشه
نتایج تجربی نشان میدهد که دمای اکستروژن پایین برای نفوذ پوشش فیبر شیشه مناسب نیست و دمای بالا عملکرد خود ماده را کاهش میدهد. بنابراین زمانی که مقدار الیاف شیشه بیشتر است، بهتر است دمای اکستروژن را افزایش دهید تا به نتایج بهتری دست یابید.
هنگامی که مکانیسم اکستروژن دو پیچ برای تهیه ذرات تقویت شده با الیاف شیشه استفاده می شود، مدول کششی، استحکام کششی، مقاومت خمشی، مدول خمشی و سایر شاخص های ماده به تدریج با افزایش سرعت میزبان از 70r/min به 300r افزایش می یابد. / دقیقه هنگامی که سرعت میزبان به 450r/min افزایش می یابد، خواص مواد تغییر کمی پیدا می کند یا اندکی کاهش می یابد.
علاوه بر این، سرعت تغذیه بر زمان ماندن مواد در پیچ تأثیر می گذارد. مدول کششی، استحکام کششی، مدول خمشی، مقاومت خمشی و حتی مقاومت ضربه ای کامپوزیت ها به تدریج با افزایش سرعت تغذیه از 8r/min به 26r/min در همان سرعت موتور اصلی کاهش می یابد.
بنابراین، در فرآیند آماده سازی واقعی، لازم است بین عملکرد مواد و بازده انتخاب مناسبی صورت گیرد تا محصولی با عملکرد زیاد و عملکرد نسبتاً خوب به دست آید.
6. تأثیر فرآیند قالب گیری تزریقی بر خواص مواد PA تقویت شده با الیاف شیشه
در فرآیند قالب گیری تزریقی، مانند دمای قالب سیلندر، سرعت پیچ، فشار تزریق، فشار نگه داشتن، فشار برگشتی، سرعت تزریق و سایر عوامل بر عملکرد محصولات قالب گیری تأثیر می گذارد.
مشخص شده است که استحکام کششی مواد PA6 تقویت شده با الیاف شیشه به طور مستقیم با دمای درگاه تغذیه و با سرعت تزریق و سرعت پیچ نسبت معکوس دارد. شکستگی الیاف شیشه با افزایش سرعت تزریق تشدید می شود. اما به طور کلی، تغییر فرآیند تزریق تأثیر زیادی بر خواص مکانیکی قطعات تزریق PA6 تقویت شده با الیاف شیشه ندارد.
