¿Cuáles son las dificultades que enfrenta la fabricación de nylon reforzado con fibra de vidrio?

El nailon (PA) tiene una serie de excelentes propiedades, como alta resistencia mecánica, resistencia química, resistencia al aceite, resistencia al desgaste, autolubricación y fácil procesamiento y moldeado.Se ha convertido en uno de los plásticos termoplásticos de ingeniería ampliamente utilizados en el país y en el extranjero.

Sin embargo, en aplicaciones prácticas, los requisitos de rendimiento del nailon son diferentes en diferentes condiciones de servicio o entornos.

Por ejemplo, componentes como taladros eléctricos y carcasas de motores, impulsores de bombas, cojinetes, motores diésel y ventiladores de aire acondicionado totalmente de plástico requieren materiales de nailon para tener alta resistencia, alta rigidez y alta estabilidad dimensional; Debido a la baja dureza del nailon a baja temperatura, es necesario endurecerlo y modificarlo en este momento;en algunas aplicaciones al aire libre, los materiales de nailon deben modificarse para resistir a la intemperie en ambientes al aire libre a largo plazo.

Los materiales de refuerzo utilizados en el nylon reforzado son principalmente sustancias fibrosas como la fibra de vidrio, la fibra de carbono y los bigotes, entre los cuales el refuerzo de fibra de vidrio es el más utilizado. La rigidez y la dureza del material se pueden mejorar significativamente mediante el refuerzo de fibra de vidrio, y la estabilidad dimensional y la resistencia al calor del material se pueden mejorar significativamente.

Dado que el nailon en sí mismo no es lo suficientemente fuerte, su resistencia se puede mejorar agregando un 10-30% de fibra.Se reconoce especialmente una fuerza del 30% como la proporción más adecuada.También se puede añadir al 40-50%.De acuerdo con los requisitos específicos de los diferentes productos, junto con una fórmula adecuada, puede tener éxito.

Proceso de producción de nailon reforzado con fibra de vidrio

En términos generales, existen dos procesos de producción de nailon reforzado con fibra de vidrio: el método de fibra larga y el método de fibra corta.

El método de fibra larga, es decir, el nailon y otros componentes se mezclan previamente y luego se agregan a la tolva, mientras que la fibra de vidrio se introduce en el tornillo desde la entrada de fibra de vidrio a través de la rotación del tornillo y luego se mezcla con la resina de nailon. .

Método de fibra corta, es decir, la fibra de vidrio cortada se fuerza a transportarse al barril a través del alimentador lateral y luego se mezcla con nailon.

Factores que afectan las propiedades del nailon reforzado con fibra de vidrio

Primero, la unión interfacial entre la fibra de vidrio y la resina de nailon es la influencia más importante en el nailon reforzado con fibra de vidrio.Si la combinación entre ambos no es buena, el efecto fortalecedor se verá muy reducido.En este momento, el tratamiento superficial de la fibra de vidrio es particularmente importante.Hoy en día, los fabricantes de fibra de vidrio han podido producir modelos de fibra de vidrio con diferentes tratamientos de superficie para diferentes materiales para uso de los fabricantes de plástico modificado, siempre que se seleccionen correctamente.

En segundo lugar, la longitud de las fibras de vidrio en el material de nailon es otro factor importante que afecta su rendimiento.En general, las fibras de vidrio largas son superiores a las fibras de vidrio cortas en términos de resistencia a la tracción, resistencia y módulo de flexión, y resistencia al impacto con muescas.

Al mismo tiempo, no se puede ignorar la dispersión de fibras de vidrio en el material.La dispersión de la fibra de vidrio depende principalmente de la acción de cizallamiento adecuada del tornillo doble y del amasado de los materiales, lo que implica la combinación y la velocidad del tornillo.La elección de la velocidad del tornillo está relacionada con el contenido de aditivos como la fibra de vidrio en la fórmula.Para el nailon reforzado con retardante de llama, la velocidad baja es adecuada porque el retardante de llama se ha descompuesto térmicamente.

Además, la temperatura de procesamiento, el diámetro de la fibra de vidrio y el tipo de fibra de vidrio también afectarán el rendimiento final del material, por lo que no los repetiré aquí.

Envejecimiento termo-oxidativo de nylon reforzado con fibra de vidrio durante el procesamiento

Tomando como ejemplo el nylon 66 reforzado con fibra de vidrio, la fibra de vidrio es fácil de apretar y frotar contra el material, el tornillo y la pared interna del cilindro en el cilindro de la extrusora de doble tornillo, y genera mucho calor por fricción. La temperatura real del material en el cilindro de la extrusora suele ser mucho más alta que la temperatura que muestra la extrusora.Una temperatura tan alta puede conducir fácilmente a la degradación por envejecimiento termooxidativo del nailon 66 y reducir las propiedades mecánicas del material compuesto.La Tabla 1 muestra el efecto de diferentes sistemas antioxidantes sobre las propiedades mecánicas iniciales de los compuestos de nylon 66 reforzados con fibra de vidrio.

Tabla 1 Propiedades mecánicas iniciales del nailon 66 reforzado con fibra de vidrio

Se puede ver a partir de los datos de la tabla que la resistencia a la tracción, la resistencia a la flexión y la resistencia al impacto con muescas de la muestra 1# sin antioxidante son más bajas que las propiedades correspondientes de las muestras 2# y 3#. esto demuestra que la adición de antioxidantes puede retardar eficazmente la degradación por envejecimiento termooxidativo del nailon 66 durante el procesamiento y mejorar significativamente las propiedades mecánicas del material compuesto.Muestra que un sistema antioxidante adecuado puede desempeñar un mejor papel en la estabilización del procesamiento inicial.

Fluidez del nailon reforzado con fibra de vidrio

La fluidez del nailon reforzado con fibra de vidrio es pobre.Durante el proceso de moldeo por inyección, es probable que ocurran problemas como alta presión de inyección, alta temperatura de inyección, inyección insatisfactoria y mala calidad de la superficie, lo que afecta seriamente la apariencia del producto y conduce a una alta tasa de defectos del producto.Especialmente en el proceso de producción de productos de moldeo por inyección, no es posible agregar lubricantes directamente para resolver el problema, sino para mejorar las materias primas.En términos generales, esto requiere agregar ingredientes lubricantes a la fórmula modificada.

Resistencia al envejecimiento termooxidativo a alta temperatura del nylon reforzado con fibra de vidrio

En algunos campos de aplicación, como cojinetes y ventiladores de motores diésel, el nailon reforzado con fibra de vidrio a menudo se enfrenta al problema del envejecimiento térmico oxidativo a altas temperaturas a largo plazo.Aunque la modificación reforzada del nailon con fibra de vidrio puede mejorar moderadamente la resistencia al calor del nailon, no puede resolver muy bien el problema. Sin embargo, se pueden lograr mejores resultados agregando aditivos antitérmicos y de envejecimiento oxidativo adecuados al material compuesto de nailon reforzado con fibra de vidrio, o siguiendo la imagen de arriba.

Después de someter las tres muestras a envejecimiento con oxígeno térmico durante 1000 h, la tasa de retención de la resistencia a la tracción de la muestra 1# (sin antioxidante) fue del 58,0 %, y la tasa de retención de la resistencia a la tracción de la muestra 2# (sistema antioxidante de uso común) fue del 77,4 %, y el rendimiento correspondiente de la muestra 3# (sistema antioxidante mejorado) es del 88,0 %.Se puede ver que un sistema antioxidante adecuado puede retrasar eficazmente la degradación por envejecimiento termooxidativo del nailon reforzado con fibra de vidrio, ejerciendo así un mejor efecto de protección contra el envejecimiento termooxidativo a alta temperatura.

Resistencia a la intemperie del nailon reforzado con fibra de vidrio

Afectado por condiciones externas como la luz solar, los cambios de temperatura, el viento y la lluvia, el nailon sufrirá una serie de fenómenos de envejecimiento, como decoloración, decoloración, agrietamiento, descamación y disminución de la resistencia.Entre ellos, los rayos ultravioleta son el factor clave que promueve el envejecimiento.El nylon resistente a la intemperie es actualmente principalmente productos negros, es decir, para resolver su resistencia a la intemperie agregando negro de carbón y otros aditivos absorbentes de rayos UV al nylon.Sin embargo, además de los productos negros, el nailon natural o de color claro también se enfrenta con frecuencia al problema del envejecimiento cuando se utiliza al aire libre, que se manifiesta principalmente en el amarilleo de las piezas.

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