玻纤增强PA66的研究及其应用实例

摘要：介绍了玻纤增强PA66的性能，池窑法生产工艺以及偶联剂的应用。通过实例介绍了玻纤增强PA66在高铁的实际应用

关键词：玻璃纤维 PA66 池窑法 偶联剂

中图分类号：TQ171 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(c)-0000-00

概述

塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料是线性结构，加热则可塑，冷却则硬，可反复多次成型；热固性塑料由线性交联成体型结构，只能一次成型。短纤维热塑性增强塑料是分散在指热塑性塑料和热固性塑料体中的增强纤维长度不超过10-15mm，同时成型复合材料时也以此增强纤维长度作为自动化批量生产还是非自动化及半自动化如手糊、喷射等加工方法的分界点。PA66是塑料的一种。

PA66 PA66又称尼龙66，或聚己二酸己二胺。其分子式：[-NH（CH2）6－NHCO(CH2)4CO]n－。外观为乳白色或微黄色透明到不透明角质状结晶性聚合物，具有可塑性。密度1．15g/cm3。熔点252℃。脆化温度-30℃。热分解温度大于350℃。 连续耐热80-120℃,平衡吸水率2．5%。能耐酸、碱、大多数无机盐水溶液、卤代烷、烃类、酯类、酮类等腐蚀，但易溶于苯酚、甲酸等极性溶剂。具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度较高。但吸水性较大，因而尺寸稳定性较差。PA66可通过添加增强剂、增韧剂、润滑剂、热稳定剂、加工助剂、着色剂来改进和提高性能，以制取阻燃、尺寸稳定、增强、加工性能等不同性能的产品。

玻璃纤维PA66主要的增强剂为玻璃纤维、玻璃微珠、碳纤维和石墨纤维、二氧化硅和硅酸盐等。其中最常用的是玻璃纤维，它与PA66的亲和性好，且添加量大时仍能保持在良好的加工黏度范围内，增强效果也较显著。

玻璃纤维是经融融状态的玻璃拉丝而成的。其直径越小，拉伸强度越大，比如玻璃纤维直径为4um和10um时，其对应的拉伸强度分别为3500MPa和1100MPa.

玻璃纤维的生产方法主要有定长纤维拉丝法和连续纤维拉丝法。与热塑性玻璃纤维增强塑料有密切关系的是连续纤维拉丝法，该法简要流程如下：1）将符合成分要求的石英砂、长石、石灰石、硼酸、碳酸镁、氧化铝等原材料粉碎，混合均匀加入池窑中。2）在1500 ºC温度下制成熔融的玻璃原料。3）在制球机支撑一定直径的玻璃球。4）在坩埚拉丝炉内，通过电流发热融化玻璃球，玻璃液从坩埚底部的漏板流出，形成液滴。5）将液滴引下成玻璃丝。

池窑法 池窑法是根据玻璃的成分要求，确定各原料的用量，后将原料投入玻璃熔窑内，制成玻璃。在熔窑底部有铂铑合金材料的多孔漏板，漏出的玻璃经过拉丝机的牵引，制成纤维，即原丝。原丝经过捻线机、整经机等工序，制成短切纤维、短切毡等。

池窑法是在玻璃纤维拉丝过程中介入偶联剂的浸润剂浸润，用作增强材料时不再进行后处理，而直接和PA66混合，方便了生产。该法采用了自动化控制，保证了玻璃液质量均匀和纤维支数稳定；拉丝部分采用气流控制，将拉丝成型区和其他区域隔离，防止了不规则气流、微尘、浸润剂飞沫的干扰，提高了纤维质量。

偶联剂 偶联剂是表面处理剂，它是高分子化合物。这种高分子化合物一般含有两部分性质不同的基团，一种官能团能很好的与玻璃纤维表面结合，另一种官能团能很好的与塑料或树脂产生共聚；即保护了玻璃纖维表面，又增强了玻璃纤维与塑料或树脂的粘结，防止水或其他有害介质的侵入，使多种材料形成一个牢固的整体。同时增强了产品的耐候性、耐水性、耐腐蚀性，提高了机械强度。

硅烷偶联剂是常用的一种偶联剂，其用量一般为0.05%~1%。目前工业上硅烷偶联剂用于玻璃纤维表面处理有三种方法：1)后处理法，即将玻璃纤维热清理除去浸润剂后，用硅烷偶联剂处理。2)前处理法，在玻璃纤维生产过程中用硅烷偶联剂处理。3）迁移法，将硅烷偶联剂加入塑料或树脂中，让他迁移到玻璃纤维表面起作用

玻纤增强PA66的性能

2 玻纤增强PA66的应用

2007年开始商业运营的CRH1型动车组，内装侧墙板上窗框的材料为聚酯玻璃钢俗称(玻璃钢或SMC)。此件在压制、加工、打磨、喷漆、运输等环节，频繁出现裂纹、断裂的情况。经过一段时间的统计，综合报废率达到了50%左右，严重影响了生产效率，造成很大的浪费。

2.1 原因分析：1）由于聚酯玻璃钢流动性差的原因，在窗框的翻边处玻璃纤维不足，强度低，韧性差，容易在此处裂纹、断裂。2）受聚酯玻璃钢产品模具的制约，通风孔只能在窗框模压成型后在进行机械加工，在加工过程中装夹、车削震动等造成产品裂纹、断裂。3）产品机械加工完成后，玻璃纤维被断裂，产生厅里集中，强度降低，产生裂纹、断裂。

2.2 解决方案 更换材料，由聚酯玻璃钢改成韧性更好的玻纤增强PA66；从新设计模具，通风孔在产品压制过程中一体成型。

经过改进后的窗框，由于增加了韧性，产品裂纹、断裂的问题解决了；通风孔在产品压制过程中一体成型，减少了机械加工的工序，缩短了生产时间，降低了成本，提高了成品率。

3结语

综上所述，CRH1型动车组侧墙窗框由于使用了新材料玻纤增强PA66，在满足列车防火、防有毒有害物质以及机械性能的前提下，解决了生产中遇到的难题，提高了效率，降低了成本。同时，由于玻纤增强PA66是热塑性工程塑料，可以多次使用、可以回收的一种材料，在环保要求越来越高的今天，这一点更具有实际意义，在以后的列车中会有更广泛的应用。

参考文献

[1] 王经武，塑料改性技术[M]。北京：中国化石出版社。27

[2] TB/T 3138-2006 机车车辆阻燃技术条件中华人民共和国铁道行业标准