尼龙66高铁专用材料的研究.pdf

塑料工业
第40卷第1期
CHINA PLASTICS INDUSTRY
2012年1月
尼龙66高铁专用材料的研究
吴智强,王鑫,毛昆朋,吴绍利,李柱,王世海
(中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081)
摘要:采用双螺杄挤出加工工艺,对尼龙66材料增强增韧进行了研究,深入探讨了玻璃纤维、增韧剂及助剂等
材料对尼龙66的性能影响,确定了合金复合尼龙材料的最佳工艺参数和配方,所制备的尼龙复合材料可以达到高铁
用尼龙材料的性能要求。
关键词:尼龙66;高铁;玻璃纤维;増韧剂;性能
中图分类号:TQ323.6
文献标识码:A
文章编号:1005-5770(2012)01-0032-03
Research on Nylon 66 Special Compound for High-speed Rail way
WU Zhi-qiang, WANG Xin, MAO Kun-peng, WU Shao-li, LI Zhu, WANG Shi-hai
( China Academy of Railway Sciences Metal &Chemistry Research Institute, Beijing 100081, China)
Abstract: The property of reinforced and toughened nylon 66 compounds was researched by means of ex-
trusion technology on twin-screw extruder. The effect of glass fiber, toughing agents and additives on the
property of nylon 66 was studied. The optimum processing parameter and formulation for the compound were
determined. The nylon composite can be reached performance requirements of nylon material for high-speed
malwa
Keywords Nylon 66; High-speed Railway; Glass Fiber; Toughing Agent; Property
尼龙材料作为一种力学性能优良而又比重小的特1.2实验仪器及设备
殊丁程塑料被大量应用于国外高速铁路,例如尼龙挡
塑料注射成型机:J98-AI,震雄机械(深州)有
板座,钢轨绝缘轨距块和岔枕用塑料套管等,已成为限公司;双螺杆挤出机:CPM,南京瑞亚挤出机械制
轨道结构中第三大类材料,但是国内普通单牌号尼龙造公司;电脑拉力试验机:DXXL-10000N,上海德杰
材料难以满足高速铁路的高强度、高耐久性等要求。试验设备厂;冲击试验机:XJ-50,承德市科承试验
随着我国高速铁路的快速发展,为了满足客运专线的机有限公司;显微熔点测定仪(控温型):XT4A,
高承载、高质量、少维护的要求,铁路系统迫切需要北京市科仪电光仪器厂;电子天平:ESJ2004,沈阳
种适合于我国高速铁路的尼龙材料。本文以尼龙龙腾电子有限公司;洛氏硬度计:XHR-150,上海材
66为原料,通过合金工艺生产的尼龙合金复合材料料试验机厂。
可以满足我国高速铁路对尼龙材料的要求,很好地解1.3工艺流程和条件
决了上述问题
尼龙66写?双螺杆熔融共混?拼出迨粒
实验部分
主要原料
检测分析下注塑打样
PA66:平顶山神马工程塑料有限公司;玻璃纤
维:美国PPGT.业国际有限公司;增韧剂:马来酸
挤出温度:260~290℃;螺杄转速:160~300
酐接枝EPDM:MEPR-800,南京德巴化工有限公司;rmin;注塑温度:260~290℃
马来酸酐接枝PE:CR320,美国陶氏;马来酸酐接1.4性能指标
枝POE:YIM1826,上海朗裕实业有限公司;马来
高速铁路用尼龙材料性能如表1所示,检测方
酸酐接枝POE:MH7010,三井化学株式会社;硅烷法:拉伸强度:GB/T1040.1-2006;冲击强度
偶联剂:KH1550,南京曙光化工厂。
CB/T1043,1-2008;弯曲性能:GB/T9341-2008
作者简介:吴智强,男,1978年生,助理研究员,长期从事化工材料研究,特别是尼龙材料和橡胶材料。
wanggengmin@tju.edu.cn
第40卷第1期
吴智强,等:尼龙66高铁专用材料的研究
密度:CB/T1033.1-2008;洛氏硬度:CB/T维直径粗,表面积大就大大增加了纤维断裂的可能
3398.2-2008;熔点:CB/"T16582-2008
性,因此纤维直径越细,纤维的强度越高。
表1高速铁路用尼龙材料性能
2.2玻纤含量对尼龙66机械性能的影响
Tab 1 Properties of nylon material used in high-speed railway
玻纤含量对PA66拉伸强度、弯曲强度和冲击强
项目
性能指标
度的影响如图3和图4所示。从图3可以看出,随着
密度/g·cm
1.30~1.45
洛氏硬度/HRR
玻纤含量的增加,体系的拉伸强度和弯曲强度昰线性
熔点/℃
255~27
上升趋势,当玻纤质量分数达到30%时,拉伸强度
拉伸强度/MPa
≥150
和弯曲强度上升趋势减缓,说明当玻纤和PA66共混
弯曲强度/MPa
≥200
无缺口冲击强度/kJ?m-2
≥80
时,能够形成有效的界面层,使应力在基体和界面之
玻纤质量分数/%
30~35
间进行有效地传递,从而使基体得到增强。同时,实
验发现随着玻纤含量的增大,PA6的拉伸断裂伸长
结果与讨论
率快速下降,见图4,当玻纤质量分数达到10%时,
2.1玻纤直径对PA66机械性能的影响
拉伸断裂伸长率降到10%以下,这可能是因为玻纤
玻纤直径对PA66拉伸强度、弯曲强度和冲击强的存在阻止基体中由剪切带和冷拉造成的流变,同时
度的影响如图1和图2所示,从图1中可以看出,随玻纤在基体中引发应力集中,使微裂纹更易萌发,而
着玻纤直径的增加,PA66的拉伸强度、弯曲强度和流变被阻止后,意味着裂纹将以更脆性的方式发展而
无缺口冲击强度均降低。当玻纤直径达到10um时,表现为断裂伸长率的降低
无缺口冲击强度降低到80kJ/m2。
弯曲强度
250
240
420
拉伸强度
210
10
玻纤质量分%
玻纤宜径ym
图3玻纤含量对PA66弯曲强度和拉伸强度影响
图1玻纤直径对PA66拉伸强度和弯曲强度的影响
Fig 3 Effect of glass fiber content on bending strength and
ig 1 Effect of glass fiber diameter on tensile strength and
tensile strength of PA66
bending strength of PA66
50
12