中国塑料bookmark0短玻璃纤维增强ABS复合材料的性能研究表明,复合材料的拉伸强度和弯曲模量随玻纤含量的增加而增大。拉伸强度没有像理论上描述的呈很好的线性关系。这是由于纤维增强塑料的原因是依靠其复合作用,利用纤维的高强度以承受应力。
玻纤长度和直径对复合材料力学性能的影响玻纤长度对短纤维增强塑料的增强效果影响很大。要使纤维充分发挥增强作用,必须使基体树脂与纤维界面的剪切应力大于或等于纤维本身的拉伸屈服应力。为满足这一条件,纤维长度必须大于一临界值。:X―热变形温度D-冲击强度玻纤含量对热变形温度和冲击强度的影响程度的交叠,对复合材料的强度提高较小。但纤维含量达到20%~30%时,复合材料的实际强度与理论强度发生偏差,主要是因为随玻纤含量的增加,成型加工对纤维损伤较大,纤维长度变短,强度降低。而弯曲模量是由微小形变引起的,与纤维长度关系不大,实际值与理论值接近。
表明随玻纤含量增加,材料的热变形温度明显增加,而冲击强度下降。玻纤的加入使纤维与基体树脂间的界面层中聚合物大分子链段运动受到的阻碍作用增加,材料的玻璃化温度提高,宏观上表现为热变形温度的提高。但玻纤的加入也使材料的均一性下降,增加了材料中产生应力集中的可能性,脆性增加。
此外,由于ABS树脂较高的冲击强度主要由聚丁二烯强度和冲击强度增大,弯曲模量先增大后趋平缓,断裂组分提供,随玻纤含量增加,基体树脂所占比例相对减伸长率逐渐减小。本试验中所用玻纤的理论临界长度少,聚丁二烯含量相应降低,材料冲击强度下降。为0.915mm,当材料中纤维长度低于临界长度时,短另外,实验还表明,随玻纤含量的增加,复合材料玻纤近乎以填料的形式分散在基体树脂中,纤维几乎的熔体流动速率和断裂伸长率下降,而密度和硬度加没有起到增强作用。复合材料的力学性能接近于基体大。说明材料抵抗机械压力能力提高,这也是易于理ABS.当纤维长度大于临界长度时,纤维可很好地传递解的应力,增强效果显著。而弯曲模量变化不大是因为弹性模量是由微小形变引起的,当纤维能很好传递应力后,与玻纤长度关系不大。另外,玻纤长度的增加提高了其与基体树脂间的摩擦力,也使复合材料的性能得以提高。
复合材料的性能还与玻纤直径有密切的关系。实验表明玻纤直径变小,材料性能提高。玻纤直径的减小有利于减小材料表里的差别,减少材料出现缺陷的几率,从而提高材料的性能。
22基体树脂对复合材料性能的影响22.1ABS树脂牌号对复合材料性能的影响表1列举了玻纤增强不同种类ABS的性能。
表1各种玻璃纤维增强ABS树脂性能比较测试项目兰化冲击强度/°m拉伸强度/MPa断裂伸长率弯曲强度/MPa弯曲弹性模量/kPa热变形温度/°c洛氏硬度(R)熔体流动速黔g(0min)由表1中数据可看出由于ABS树脂性能的不同,用玻纤增强后所得到的复合材料的性能也有很大差异。吉化公司生产的ABS(9715A)树脂用玻纤增强后,复合材料的综合性能要明显好于其他牌号的树脂,适合作为玻纤增强材料,而ABS树脂的中间体接枝粉料和SAN树脂直接用作增强材料的基体复合材料的性能更优。这主要因为由ABS接枝粉料和SAN树脂制得的复合材料比用成品ABS树脂制备复合材料少经历一次热历史过程,材料降解较轻,基体树脂的性能较好,因此复合材料的性能也较好。
ABS树脂中接枝粉料和SAN的含量对复合材料性能的影响ABS树脂生产工艺中一般是先将丙烯腈和苯乙烯接枝到聚丁二烯分子链上制成接枝粉料,用丙烯腈和苯乙烯制备SAN树脂,然后两者按不同比例掺混得到ABS树脂。通过调节接枝粉料和SAN树脂的相对含量,可得到更适于玻纤增强的基体树脂。
表明随ABS树脂中SAN含量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲模量显著增加。这主要是因为随材料中键合丙烯腈含量的增加,复合材料中一CN基团与偶联剂分子中极性间作锢显'增强合榻此g分子链间缠杵作用以及分子链和玻纤间的作用力会大于SAN-A,宏观上材料的力学性能较高。
X―拉伸强度D一弯曲模量SAN相对分子质量对拉伸强度和弯曲模量的影响X―冲击强度D-熔体流动速率SAN相对分子质量对冲击强度和熔体流动速率的影响表明随SAN-B含量的增加,材料冲击强度增加,熔体流动速率下降。说明大分子赋予材料更好的力学性能,同时由于大分子链运动比较困难,材料流动性下降。
(1)短玻纤增强ABS复合材料的性能与采用的玻璃纤维的指标密切相关。随玻纤含量的增加,复合材料的拉伸强度,弯曲模量和热变形温度增加,冲击强度下降;较长的纤维和小的直径有利于材料性能的提高。
(2)对基体树脂而言,用ABS中间体接枝粉料和SAN树脂直接用做复合材料的基体,其性能更佳。
SAN组分含量的增加会提高材料的拉伸强度,弯曲模量及熔体流动速率,但冲击强度下降。较高相对分子质量的SAN能赋予材料更好的性能。