長(zhǎng)玄武巖纖維-尼龍6復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、本文利用長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料技術(shù)(LFT)制備得到了長(zhǎng)玄武巖纖維(LBF)/尼龍6(PA6)材料，研究了玄武巖纖維(BF)含量對(duì)于LBF/PA6材料的力學(xué)強(qiáng)度和摩擦磨損性能的影響，分析了LBF/PA6材料的磨損機(jī)理;在此基礎(chǔ)上以石墨(Gr)作為潤(rùn)滑劑、POE-g-MAH為增韌劑，分別填充LBF/PA6材料，研究了填料含量對(duì)于LBF/PA6材料的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性能進(jìn)行研究，并且分析了其磨損機(jī)理;最后對(duì)玄武巖纖維(BF)進(jìn)行處理，研究了

2、不同處理方法對(duì)LBF/PA6材料的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性能的影響，得出以下結(jié)論:
　　(1)利用LFT制備的LBF/PA6材料力學(xué)強(qiáng)度提升明顯。玄武巖纖維(BF)含量為40wt％時(shí)，體系的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別提升了144％、126％和258％。玄武巖纖維(BF)含量的為30wt％時(shí)，纖維殘留長(zhǎng)度范圍在0.1-5mm，平均纖維對(duì)殘留長(zhǎng)度為1.58mm，纖維長(zhǎng)徑比(L/D)為113。DSC測(cè)試表明，BF的加入對(duì)LBF/PA6材料

3、的結(jié)晶沒(méi)有影響。摩擦磨損測(cè)試結(jié)表明:玄武巖纖維(BF)的加入，提高了PA6樹(shù)脂的耐磨性能。當(dāng)玄武巖纖維(BF)含量達(dá)到30wt％時(shí)，LBF/PA6材料的摩擦系數(shù)為0.176(20N)和0.141(40N)，相比PA6樹(shù)脂分別下降55.9％和46.4％; LBF/PA6材料的磨損率為0.73×10-5mm3/Nm(20N)和1.61×10-5mm3/Nm(40N)，相比PA6樹(shù)脂分別下降81.1％和75.6％。
　　(2)對(duì)于石墨(

4、Gr)填充LBF/PA6復(fù)合材料，其力學(xué)強(qiáng)度隨石墨(Gr)的增加呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。當(dāng)時(shí)石墨(Gr)含量為15wt％時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別下降14.5％，8.3％和14.4％。DSC測(cè)試結(jié)果表明:體系的初始結(jié)晶溫度T0和結(jié)晶峰溫度Tp隨著石墨(Gr)含量的增加而增大，石墨(Gr)含量為15wt％時(shí)，復(fù)合材料的結(jié)晶度提高了4.9％。摩擦磨損測(cè)試結(jié)表明:石墨(Gr)的加入，沒(méi)有提高復(fù)合材料的摩擦磨損性能，相反，石墨(Gr)的

5、加入，降低了LBF/PA6材料的摩擦穩(wěn)定性，同時(shí)使復(fù)合材料的耐磨性下降。
　　(3)對(duì)于POE-g-MAH填充LBF/PA6材料，POE-g-MAH的加入，降低了體系的拉伸和彎曲強(qiáng)度，但體系的沖擊強(qiáng)度提高。當(dāng)POE-g-MAH含量為20wt％時(shí)，體系的沖擊強(qiáng)度提高107％。DSC測(cè)試結(jié)果表明:POE-g-MAH的加入，體系的T0、 Tp和結(jié)晶度下降，POE-g-MAH含量為20wt％，體系的結(jié)晶度下降4％。摩擦磨損測(cè)試結(jié)表明:當(dāng)P

6、OE-g-MAH含量低于10wt％時(shí)，POE-g-MAH的加入，改善了LBF/PA6復(fù)合材料的摩擦穩(wěn)定性，提高了LBF/PA6材料的耐磨性能。
　　(4)玄武巖纖維(BF)經(jīng)過(guò)KH550和多巴胺修飾后，復(fù)合材料的拉伸和沖擊強(qiáng)度得到了有效提升。當(dāng)KH550濃度為1.5g/L時(shí)，LBF/PA6材料的拉伸強(qiáng)度提高8.8％，沖擊強(qiáng)度提高18.2％。當(dāng)多巴胺濃度為2g/L時(shí)，LBF/PA6材料的拉伸和沖擊強(qiáng)度分別提高16.9％和30.7％。