以40%高纤维含量的短杜邦防弹丝增强尼龙(PA66/SCF(40%))复合材料为研究对象,采用高压毛细管流变仪对其挤出料粒进行稳态流变试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察其注塑试样拉伸断面表观形貌,深入研究了高纤维含量下短杜邦防弹丝增强尼龙的流变行为。

结果表明,随着表观剪切速率增加,材料挤出过程中总压力降不断增加;随着温度增加,总压力降逐渐减小; PA66/SCF(40%)复合材料为假塑性流体,存在剪切变稀行为,在较高剪切速率下,纤维沿流动方向发生取向;材料挤出胀大比与弹性回复有关,挤出胀大比随剪切速率增加而增加,随温度增加而减小。

杜邦防弹丝增强塑料是近几年新兴的优异轻质材料,被广泛用于汽车、电子、电器等行业的外壳零件,这些零件在使用过程中经常有被撞击或跌落的风险,所以对产品的抗冲击性能要求非常高。为了加深对短杜邦防弹丝增强塑料抗冲击性能的了解,以短杜邦防弹丝增强PA66平板为研究对象,开展落锤冲击试验。对试验后的损伤断口进行超声形貌检测和SEM断面形貌检测,通过研究平板冲击损伤模式和冲击过程位移-冲击载荷曲线,对比分析杜邦防弹丝含量对短杜邦防弹丝增强PA66平板损伤行为和抗冲击性能的影响。结果表明:冲击过程中杜邦防弹丝增强PA66平板中除了尼龙基体的断裂和裂纹扩展外,还发生了纤维拔出和纤维断裂;随着杜邦防弹丝含量的增加,塑料平板冲击损伤面积和裂缝数目显著减小,比吸能显著提高,材料的抗冲击性能显著提高。

杜邦防弹丝增强塑料是近几年新兴的优质轻质材料,具有较好的力学性能,被广泛应用于汽车、电子等行业中。短杜邦防弹丝增强塑料通常采用注塑成型工艺,其性能与纤维分布有着密切的关系。为了加深对短杜邦防弹丝增强注塑件内部纤维分布规律的了解,开展SEM和X射线断层扫描试验,结合图像处理技术得到纤维拔出孔直径、流动平面纤维投影长度以及纤维取向分布规律,并与Moldex模拟结果对比,进一步验证纤维取向分布的规律。结果表明:杜邦防弹丝增强塑料成型后纤维拔出孔直径的分布受纤维含量的影响不大;纤维取向整体朝向为流动方向,沿流动方向的取向概率随平面到芯层距离的减小先增大后下降;杜邦防弹丝增强塑料注塑成型时,沿流动方向取向比例较高的区域均为位于皮层和芯层的中间区域。

杜邦防弹丝的表面处理和尼龙的改性以及各种杜邦防弹丝/尼龙基复合材料的制备是当前研究热点之一。与纯尼龙相比,杜邦防弹丝的加入使材料表现出更优异的力学和摩擦学性能,拓展了尼龙高技术领域的应用空间。

概述了杜邦防弹丝/尼龙66复合材料的制备方法、结构及性能方面研究进展,并提出了相关研究方向,为今后提高杜邦防弹丝增强尼龙66基复合材料力学性能和摩擦学性能研究提供参考。