基于長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與服役行為研究.pdf

1、近年來(lái)，對(duì)于工程塑料的結(jié)構(gòu)與性能受環(huán)境因素影響的研究方面有了相當(dāng)程度的進(jìn)展。但是在（長(zhǎng)）玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料在環(huán)境中服役的老化行為研究缺乏足夠的信息，尤其是在紫外老化及濕熱老化方面。本論文則較為系統(tǒng)地分析了長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料(PA6/LGF)分別在紫外輻照和濕熱環(huán)境中服役的老化行為，并分別通過添加不同填料（氧化鋅ZnO與海泡石Sep）來(lái)改性復(fù)合材料的耐紫外和濕熱老化的能力，再通過熱降解動(dòng)力學(xué)分析的手段評(píng)估兩種老化的作用機(jī)

2、理及填料所發(fā)揮的作用。與此同時(shí)，再針對(duì)該復(fù)合材料另一服役性能——阻燃性能，通過二乙基磷酸鋁鹽(OP)來(lái)進(jìn)行改性研究。
　　PA6/LGF復(fù)合材料經(jīng)紫外老化后材料的拉伸強(qiáng)度提高，沖擊強(qiáng)度下降，產(chǎn)生了硬化脆化現(xiàn)象。而添加了ZnO的試樣在經(jīng)過紫外老化后拉伸強(qiáng)度及沖擊強(qiáng)度的保留率均高于原試樣。紫外老化后的試樣由于紫外線的光交聯(lián)作用結(jié)晶度降低，同時(shí)該光交聯(lián)現(xiàn)象也是引起復(fù)合材料硬化的原因。然后通過Kissinger、Friedman和Flyn

3、n-Wall-Ozawa法分別進(jìn)行熱降解動(dòng)力學(xué)分析，計(jì)算得到的各組表觀活化能值表明，紫外老化使得PA6/LGF的活化能提高，而添加了6％ZnO的試樣的活化能在老化前后變化量很小。
　　PA6/LGF復(fù)合材料在經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間濕熱老化后材料的拉伸強(qiáng)度降低，沖擊強(qiáng)度提高，由于水分子的作用出現(xiàn)了水塑化的現(xiàn)象。而試樣中6-8％wt的海泡石的存在能夠明顯提高濕熱老化后復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度的保留率。由于海泡石吸收水分膨脹使得位阻效應(yīng)加劇，PA6

4、/LGF/Sep的結(jié)晶度較低。但沖擊斷面的SEM分析也表明，濕熱老化后含PA6/LGF試樣相較于添加8％wt海泡石的試樣，玻璃纖維與PA6基體間的界面脫粘更為嚴(yán)重，這是其機(jī)械性能保留率較低的主要原因。再通過上述的3種熱降解動(dòng)力學(xué)方法分析得到的活化能計(jì)算結(jié)果表明，PA6/LGF復(fù)合材料在濕熱老化后活化能大幅下降，性能遭到破壞;而添加了海泡石的試樣在經(jīng)歷濕熱老化后活化能反而有輕微的提高。
　　在PA6/LGF的阻燃性能改性方面，二乙基

5、磷酸鋁鹽(OP)添加量為6％的時(shí)候，在垂直燃燒測(cè)試中能達(dá)到Ⅴ-1級(jí);當(dāng)其添加量達(dá)到8％時(shí)即能剛好達(dá)到Ⅴ-0級(jí)。同時(shí)復(fù)合材料的極限氧指數(shù)也隨著阻燃劑含量的增加而有所提高。試樣燃燒后的形貌分析也說(shuō)明了阻燃劑在PA6燃燒過程中促進(jìn)成碳并包覆住其中的玻璃纖維，從而有效抑制了燭芯效應(yīng)。隨后的3種方法的熱降解動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果也表明當(dāng)阻燃劑含量較低的時(shí)候，活化能的值反而下降;而達(dá)到Ⅴ-0級(jí)的試樣（阻燃劑含量＞8％）的活化能則明顯高于原試樣，阻燃性能明