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通過(guò)對(duì)不同玻纖含量的玻纖增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料(GFPA ) 的性能及斷口形貌的研究，得出GFPA的宏觀力學(xué)性能的變化可由斷面形貌特征來(lái)定量表征。拉伸強(qiáng)度隨拉伸斷口斷面平坦區(qū)面積與斷面總面積之比的變小而提高, Izod缺口沖擊強(qiáng)度隨GFPA的斷面粗糙度參數(shù)RS的提高而線性提高。斷面形貌的變化與玻纖在基體樹(shù)脂中的應(yīng)力集中作用及對(duì)裂紋擴(kuò)展的阻礙作用有關(guān)。
尼龍6用玻纖增強(qiáng)后，其力學(xué)性能、熱性能、尺寸穩(wěn)定性得到顯著改善。用高強(qiáng)度的玻璃纖維(GF)和樹(shù)脂配合來(lái)提高基體的力學(xué)性能，其增強(qiáng)效果主要依賴于玻纖與基體的粘接效果，以便使塑料基體承受的載荷能轉(zhuǎn)移到高強(qiáng)度玻纖上來(lái)。在以往的研究中，多側(cè)重于改善玻纖與尼龍基體的粘接性能和采用更高強(qiáng)度的玻璃纖維, 而對(duì)于GFPA 斷裂機(jī)理的研究相對(duì)較少。
對(duì)金屬材料常用的斷面形貌定量分析方法在聚合物中的應(yīng)用較少。主要是因?yàn)榫酆衔锊牧系臄嗔研阅懿粌H與斷口形貌有關(guān)而且與斷裂類型(脆性斷裂和韌性斷裂)有關(guān)，研究分析起來(lái)比較困難。本文通過(guò)對(duì)試樣斷口形貌的觀察、分析和測(cè)量，研究了玻纖含量對(duì)復(fù)合材料性能、斷面行貌特征及斷裂過(guò)程的影響。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 主要原材料
尼龍6：日本宇部U be1030B；
玻纖：南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院NB243 2400Tex；
表面處理劑：KH550。
1.2 主要設(shè)備和儀器
TSSJ258同向雙螺桿擠出機(jī)，化工部晨光化工研究院塑料機(jī)械研究所；
CJ 80MZ2NC?型注塑機(jī)，震德塑料機(jī)械廠有限公司；
ZBC24B液晶式擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)，深圳市新三思計(jì)量技術(shù)有限公司；
WDW 210C微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，上海華龍測(cè)試儀器公司；
KYKY22800B掃描電子顯微鏡，中科院儀器廠。
1.3 實(shí)驗(yàn)工藝
制備不同玻纖含量的GFPA 粒料，擠出工藝參數(shù)：螺桿轉(zhuǎn)速200r/min； 喂料轉(zhuǎn)速15r/min；擠出溫度210 ℃～ 260 ℃ 。
2 結(jié)果與討論
實(shí)測(cè)各組玻纖含量為：10%、16%、20%、24% 。不同玻纖含量對(duì)尼龍6 復(fù)合材料性能的影響見(jiàn)圖 1。可看出隨玻纖含量增加，GFPA的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彈性模量基本呈線性提高，而缺口沖擊強(qiáng)度隨玻纖含量的增加呈拋物線趨勢(shì)提高。隨著玻纖含量的增加，由于在玻纖與基體界面粘接良好的狀態(tài)下，復(fù)合材料任一截面上有更多的玻纖承載，無(wú)論這些玻纖是被拔出還是拉斷，都需要對(duì)其施加更大的載荷，同時(shí)隨剛性玻纖含量增加，塑性基體樹(shù)脂的變形受到的約束更大，復(fù)合材料變形量越小，因而其強(qiáng)度和彈性模量得到提高。
通過(guò)對(duì)斷口形貌分析，筆者發(fā)現(xiàn)斷裂力學(xué)性能與斷口形貌有明顯的關(guān)系：拉伸斷口平坦區(qū)面積AP變小，拉伸強(qiáng)度增加：缺口沖擊斷口表面粗糙度增加，缺口沖擊強(qiáng)度增加。
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塑機(jī)樣本 
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