聚酰胺6/双向经编玻璃纤维复合材料的制备及其界面改性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.05.005

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (5): 24-28.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.05.005

聚酰胺6/双向经编玻璃纤维复合材料的制备及其界面改性研究

陈胜¹, 梁颖超¹, 吴方娟¹(), 方辉¹, 范新凤¹, 陈晖², 王永刚³

^1.福建工程学院材料科学与工程学院，福州 350118
^2.福州大学机械工程及自动化学院，福州 350108
^3.飞荣达科技（江苏）有限公司，江苏常州 213200

收稿日期:2021-12-27 出版日期:2022-05-26 发布日期:2022-05-26
通讯作者: 吴方娟（1984—），女，副教授，从事高分子复合材料研究，fjwugfz@163.com
E-mail:fjwugfz@163.com
基金资助:
大学生创新创业训练计划项目(202110388007);中央引导地方科技发展专项(2021L3015)

Preparation and interfacial modification of polyamide 6/bidirectional warp⁃knitted glass fiber composites

CHEN Sheng¹, LIANG Yingchao¹, WU Fangjuan¹(), FANG Hui¹, FAN Xinfeng¹, CHEN Hui², WANG Yonggang³

^1.College of Materials Science and Engineering，Fujian University of Technology，Fuzhou 350118
^2.School of Machine Engineering and Automation，Fuzhou University，Fuzhou 350108
^3.Jiangsu FRD Science & Technology Co，Ltd，Changzhou 213200

Received:2021-12-27 Online:2022-05-26 Published:2022-05-26
Contact: WU Fangjuan E-mail:fjwugfz@163.com

摘要/Abstract

摘要：

采用3?氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）和甲苯二异氰酸酯（TDI）对双向经编玻璃纤维（BWKGF）进行表面改性处理，制备KH550改性BWKGF（k?BWKGF）和TDI改性BWKGF（t?BWKGF），并采用热塑性树脂传递模塑成型（T?RTM）工艺制备了聚酰胺6（PA6）/BWKGF、PA6/k?BWKGF和PA6/t?BWKGF复合材料；通过红外光谱仪（FTIR）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和万能试验机对改性前后BWKGF结构、复合材料的微观形貌及力学性能进行了表征。结果表明，k?BWKGF和t?BWKGF表面接枝了活性基团；改性处理增大了BWKGF表面的粗糙度，改善了其和PA6间的界面结合效果；改性处理提升了复合材料的力学性能，PA6/t?BWKGF和PA6/k?BWKGF的拉伸强度分别达到了130 MPa和140 MPa，比PA6/BWKGF分别提高了44.5 %和55.5 %。

关键词: 玻璃纤维, 聚酰胺6, 阴离子聚合, 复合材料, 力学性能

Abstract:

The bidirectional warp?knitted glass fibers （BWKGF） were modified with 3?aminopropyltriethoxysilane and to?luene diisocyanate to prepare k?BWKGF and t?BWKGF， respectively. Polyamide 6 （PA6）/BWKGF， PA6/k?BWKGF， and PA6/t?BWKGF composites were then prepared through a thermoplastic resin transfer molding process. The structures of modified BWKGF and the microstructure and mechanical properties of the composites were characteri?zed using an infrared spectroscope， a field emission scanning electron microscope， and a universal testing machine. The results indicated that the surfaces of k?BWKGF and t?BWKGF were grafted with active groups. The surface roughness of BWKGF increased and the interfacial bonding between BWKGF and PA6 was improved after modification. In addition， the mechanical properties of the composites were improved due to the surface modification of BWKGF. The tensile strength of PA6/k?BWKGF and PA6/t?BWKGF reached 130 MPa and 140 MPa， respectively， which were 44.5 % and 55.5 % higher than that of PA6/BWKGF， respectively.

Key words: glass fiber, polyamide 6, anionic polymerization, composite, mechanical property

中图分类号:

TQ323.6

陈胜, 梁颖超, 吴方娟, 方辉, 范新凤, 陈晖, 王永刚. 聚酰胺6/双向经编玻璃纤维复合材料的制备及其界面改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 24-28.

CHEN Sheng, LIANG Yingchao, WU Fangjuan, FANG Hui, FAN Xinfeng, CHEN Hui, WANG Yonggang. Preparation and interfacial modification of polyamide 6/bidirectional warp⁃knitted glass fiber composites[J]. China Plastics, 2022, 36(5): 24-28.

图/表 7

图1 T?RTM装置示意图

Fig.1 Schematic diagram of T?RTM equipment

图2 BWKGF和PA6/BWKGF

Fig.2 BWKGF and PA6/BWKGF

图3 样品的FTIR谱图

Fig.3 FTIR spectra of the samples

图4 表面改性机理示意图

Fig.4 Schematic diagram of surface modification mechanism

图5 样品的FESEM照片

Fig.5 FESEM images of the sample

样品	拉伸强度/MPa	拉伸模量/GPa
PA6/BWKGF	91±10	1.39±0.03
PA6/t⁃BWKGF	130±15	1.51±0.08
PA6/k⁃BWKGF	140±5	1.41±0.05

表1 样品的拉伸性能

Tab.1 Tensile properties of the samples

BWKGF/KH550质量比	拉伸强度/MPa	拉伸模量/GPa
100/0.25	75±13	1.36±0.03
100/0.5	140±4	1.39±0.05
100/1	86±10	1.36±0.05
100/2	81±5	1.23±0.04

表2 PA6/k?BWKGF复合材料的拉伸性能

Tab.2 Tensile properties of PA6/k?BWKGF composites

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Preparation and interfacial modification of polyamide 6/bidirectional warp⁃knitted glass fiber composites

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