1. Ảnh hưởng của đặc điểm kỹ thuật làm đầy sợi thủy tinh đối với nhựa kỹ thuật PA6
Chúng ta có thể tìm thấy từ ứng dụng và thử nghiệm rằng chỉ số nội dung thường là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn nhất trong vật liệu composite cốt sợi.
Với sự gia tăng hàm lượng sợi thủy tinh, số lượng sợi thủy tinh trên một đơn vị diện tích của vật liệu sẽ tăng lên, điều đó có nghĩa là ma trận PA6 giữa các sợi thủy tinh sẽ trở nên mỏng hơn. Sự thay đổi này xác định độ bền va đập, độ bền kéo, độ bền uốn và các tính chất cơ học khác của vật liệu tổng hợp PA6 được gia cố bằng sợi thủy tinh.
Về hiệu suất va đập, việc tăng hàm lượng sợi thủy tinh sẽ làm tăng đáng kể độ bền va đập của PA6. Lấy PA6 làm đầy bằng sợi thủy tinh dài (LGF) làm ví dụ, khi thể tích làm đầy tăng lên 35 phần trăm , độ bền va đập được ghi nhận sẽ tăng từ 24,8J/m ban đầu lên 128,5J/m.
Nhưng hàm lượng sợi thủy tinh không phải càng nhiều càng tốt, thể tích lấp đầy của sợi thủy tinh ngắn (SGF) đạt 42% và độ bền va đập của vật liệu đạt mức cao nhất 17,4kJ/㎡, nhưng việc tiếp tục thêm vào sẽ khiến độ bền va đập của khoảng cách tăng lên xu hướng giảm.
Về độ bền uốn, lượng sợi thủy tinh tăng lên sẽ làm cho ứng suất uốn có thể truyền giữa các sợi thủy tinh qua lớp nhựa; Đồng thời, khi sợi thủy tinh bị kéo ra khỏi nhựa hoặc bị đứt, nó sẽ hấp thụ rất nhiều năng lượng, do đó cải thiện độ bền uốn của vật liệu.
Lý thuyết trên được kiểm chứng bằng thực nghiệm. Dữ liệu cho thấy khi LGF (sợi thủy tinh dài) được sử dụng để lấp đầy tới 35% , mô đun đàn hồi uốn tăng lên 4,99GPa. Khi hàm lượng SGF (sợi thủy tinh ngắn) là 42% , mô đun đàn hồi uốn đạt 10410MPa, gấp khoảng 5 lần so với PA6 nguyên chất.
2. Ảnh hưởng của độ dài lưu giữ sợi thủy tinh đến composite PA6
Chiều dài sợi của sợi thủy tinh cũng có ảnh hưởng rõ ràng đến tính chất cơ học của vật liệu. Khi chiều dài của sợi thủy tinh nhỏ hơn chiều dài tới hạn (chiều dài của sợi có thể làm cho vật liệu có độ bền kéo của sợi thô), diện tích liên kết giao diện của sợi thủy tinh và nhựa tăng lên khi tăng chiều dài của sợi thủy tinh. Khi vật liệu composite bị phá vỡ, sức đề kháng của sợi thủy tinh kéo ra khỏi nhựa cũng lớn hơn, để cải thiện khả năng chịu lực kéo.
Khi chiều dài của sợi thủy tinh vượt quá giới hạn, sợi thủy tinh dài hơn có thể hấp thụ nhiều năng lượng tác động hơn dưới tải trọng tác động. Ngoài ra, phần cuối của sợi thủy tinh là điểm bắt đầu phát triển vết nứt và số lượng phần cuối của sợi thủy tinh có chiều dài dài hơn tương đối ít hơn và độ bền va đập có thể được cải thiện đáng kể.
Kết quả thực nghiệm cho thấy độ bền kéo của vật liệu tăng từ 154,8MPa lên 164,4MPa khi hàm lượng sợi thủy tinh được giữ ở mức 40% và chiều dài của sợi thủy tinh tăng từ 4mm lên 13mm. Độ bền uốn và độ bền va đập được cải thiện lần lượt là 24 phần trăm và 28 phần trăm .
Hơn nữa, nghiên cứu cho thấy rằng khi chiều dài ban đầu của sợi thủy tinh nhỏ hơn 7 mm, hiệu suất vật liệu tăng rõ ràng hơn. So với sợi thủy tinh ngắn, vật liệu PA được gia cố bằng sợi thủy tinh dài có khả năng chống cong vênh tốt hơn và có thể duy trì các tính chất cơ học tốt hơn trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao.
3. Ảnh hưởng của các loại sợi thủy tinh đến composite PA6
Loại và độ bền của sợi thủy tinh sẽ có sự khác biệt về độ bền tổng thể của vật liệu. Hiện tại, các loại sợi thủy tinh chính không có sợi thủy tinh kiềm, sợi thủy tinh kháng kiềm cường độ cao, v.v.
Trong số đó, sợi thủy tinh có độ bền monofilament cao hơn có khả năng chịu lực mạnh hơn và kết quả thử nghiệm cho thấy PA6 được gia cố bằng sợi thủy tinh cường độ cao có tính chất cơ học tốt hơn PA6 được gia cố bằng sợi không kiềm thông thường.
Có thể thấy rằng việc lựa chọn sợi thủy tinh có độ bền cao, độ dài cao và lượng lấp đầy phù hợp có thể giúp vật liệu cải thiện độ bền, khả năng chống va đập và các tính chất cơ học khác một cách hiệu quả.
4. Ảnh hưởng của quá trình bổ sung sợi thủy tinh đến composite PA6
Trong quá trình tạo hạt biến đổi trục vít đôi, ảnh hưởng của vị trí cấp liệu đến tính chất vật liệu trong hỗn hợp sợi thủy tinh và nhựa đã được nghiên cứu. Người ta thấy rằng nếu sợi thủy tinh được thêm vào sớm hơn thì sợi thủy tinh sẽ dễ bị phá hủy và chiều dài của sợi thủy tinh còn lại sẽ nhỏ hơn. Khi được thêm vào muộn, sợi thủy tinh khó trộn đều với nhựa và sự kết hợp yếu. Cả hai điều kiện này sẽ làm cho hiệu suất tổng thể của vật liệu kém hơn kết quả tốt.
Sử dụng cấp liệu phụ để thêm sợi thủy tinh sẽ thuận tiện hơn trong việc kiểm soát hàm lượng sợi thủy tinh và có thể giảm sự đứt gãy của sợi. Đồng thời, trong quá trình tạo hạt đùn, việc tăng nhiệt độ đùn và giảm áp suất đùn có thể cải thiện chiều dài của GF ở một mức độ nhất định.
5. Ảnh hưởng của quá trình ép đùn tạo hạt biến tính đối với vật liệu PA cốt sợi thủy tinh
Kết quả thí nghiệm cho thấy nhiệt độ ép đùn thấp không có lợi cho sự xâm nhập của lớp phủ vào sợi thủy tinh và nhiệt độ cao sẽ làm giảm hiệu suất của chính vật liệu. Do đó, khi lượng sợi thủy tinh nhiều hơn, tốt hơn là tăng nhiệt độ đùn để đạt được kết quả tốt hơn.
Khi cơ chế ép đùn trục vít đôi được sử dụng để chuẩn bị các hạt được gia cố bằng sợi thủy tinh, mô đun kéo, độ bền kéo, cường độ uốn, mô đun uốn và các chỉ số khác của vật liệu được tăng dần khi tốc độ máy chủ tăng từ 70r/min lên 300r /phút. Khi tốc độ máy chủ tăng lên 450 vòng / phút, tính chất của vật liệu ít thay đổi hoặc giảm nhẹ.
Ngoài ra, tốc độ cấp liệu sẽ ảnh hưởng đến thời gian lưu trú của vật liệu trong vít. Mô đun kéo, độ bền kéo, mô đun uốn, độ bền uốn và thậm chí cả độ bền va đập của vật liệu tổng hợp giảm dần khi tốc độ nạp tăng từ 8 vòng/phút lên 26 vòng/phút ở cùng tốc độ của động cơ chính.
Do đó, trong quá trình chuẩn bị thực tế, cần phải lựa chọn phù hợp giữa hiệu suất vật liệu và năng suất, để thu được sản phẩm có năng suất lớn và hiệu suất tương đối tốt.
6. Ảnh hưởng của quá trình ép phun đến tính chất của vật liệu PA cốt sợi thủy tinh
Trong quá trình ép phun, chẳng hạn như nhiệt độ khuôn xi lanh, tốc độ trục vít, áp suất phun, áp suất giữ, áp suất ngược, tốc độ phun và các yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của sản phẩm đúc.
Người ta thấy rằng độ bền kéo của vật liệu PA6 được gia cố bằng sợi thủy tinh tỷ lệ thuận với nhiệt độ của cổng cấp liệu và tỷ lệ nghịch với tốc độ phun và tốc độ trục vít. Sự đứt gãy của sợi thủy tinh sẽ trầm trọng hơn khi tăng tốc độ phun. Nhưng nói chung, sự thay đổi của quy trình tiêm không có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của các bộ phận tiêm PA6 được gia cố bằng sợi thủy tinh.
