Analyse van de slijtvaste eigenschappen van met koolstofvezel versterkte nylon (CF/PA) composietmaterialen
Nylon (PA) is widely used as a multifunctional thermoplastic polymer composite material in many fields because of its outstanding mechanical properties, low friction coefficient, and excellent strength impact. However, in high-end industries with high requirements for product performance, such as new energy, high-speed medical treatment, and smart equipment, traditional PA materials have shown product limitations in terms of heat resistance and dimensional maintenance. To solve these problems, continuous carbon fiber-reinforced thermoplastic composite materials formed by combining carbon fiber (CH) with traditional PA materials emerged. This material not only significantly improves mechanical properties, but also performs excellently in other physical properties such as wear resistance.
De wrijvings- en slijtage-eigenschappen van thermoplastische Pa6-composieten gevuld met koolstofvezel evalueert de prestaties van CF/PA-composietmaterialen in detail, selecteert koolstofvezels met verschillende volumepercentages (10vol%, 20vol%, 30vol%) als versterking , en voert wrijvingslijtagetests uit onder de omstandigheden van vochtigheid (30~45%), ingestelde belasting (0~16N) en wrijvingsfrequentie (0-12HZ).
Veranderingen in wrijvingscoëfficiënt
Onder de ingestelde belasting van 9N en de wrijvingsfrequentie van 4HZ neemt de wrijvingscoëfficiënt van pure PA-materiaalmonsters in de loop van de tijd snel toe. De wrijvingscoëfficiënt van 20 gew.% en 30 gew.% CF/PA-composietmateriaalmonsters neemt met de tijd toe, voornamelijk in een parabolisch patroon, terwijl de wrijvingscoëfficiënt van 10 gew.% CF/PA-composietmateriaalmonsters eerst toeneemt en vervolgens afneemt, en uiteindelijk een opwaartse trend vertoont.
Samenvattend: naarmate het volumepercentage koolstofvezelversterking toeneemt, neemt de wrijvingscoëfficiënt van het gevormde CF/PA-composietmateriaal geleidelijk af, en kan worden gezien dat de wrijvingscoëfficiënt van puur PA-materiaal hoger is dan die van welk volumepercentage CF dan ook. /PA-composietmateriaal. Het meest opvallende is dat het 20 gew.% CF/PA-composietmateriaal de laagste wrijvingscoëfficiënt vertoont. Dit wordt veroorzaakt door de interactie tussen de koolstofvezel of microstructuur op het koolstofvezeloppervlak en het matrixgrensvlak. Het kan een bepaald smerend effect hebben tijdens het wrijvingsproces, waardoor de wrijvingscoëfficiënt van het composietmateriaal wordt verminderd.
Volume van wrijvingsschade
Bij dezelfde belastingskracht of wrijvingsfrequentie is het wrijvingsschadevolume van het pure PA-materiaalmonster het grootst, terwijl het wrijvingsschadevolume van het 20wt19% CF/PA-composietmateriaal het kleinst is. Hieruit blijkt dat het CF/PA-composietmateriaal een betere duurzaamheid heeft. Wanneer de belastingskracht wordt verhoogd tot 9-15N, neemt het wrijvingsschadevolume van het 30 gew.% CF/PA-composietmateriaal plotseling scherp toe, wat te wijten kan zijn aan het overmatige koolstofvezelgehalte dat ervoor zorgt dat de interne spanning van het composietmateriaal concentreren op één plek.
Volgens de SEM-scanresultaten zijn er duidelijke microscheuren op het oppervlak van het monster van puur PA-materiaal en ontstaat er een afbladderfenomeen, maar de slijtagesporen van het CF/PA-composietmateriaal zijn aanzienlijk minder, vooral de 20 gew.% CF/PA composietmateriaal, dat dit afbladderende fenomeen bijna niet heeft. Er kan worden gezegd dat de juiste hoeveelheid koolstofvezelversterking de belasting die van het contactoppervlak wordt getrokken effectief kan ondersteunen en kan voorkomen dat het materiaal loslaat.
Bij de daadwerkelijke productie van CFPA6 ontdekte Zhishang New Materials Technology dat de prestaties van het composietmateriaal ook rechtstreeks zullen worden beïnvloed door de gouden harskogel. Uit het onderzoek is gebleken dat wanneer de massafractie van continue koolstofvezel en PA-hars worden versmolten, de treksterkte, de buigelasticiteitsmodulus en de buigsterkte van het composietmateriaal het meest significant worden verbeterd, wat 2-3 maal hoger kan zijn dan dat. van pure PA-hars. Dit toont volledig aan dat de thermoplasticiteit en harseigenschappen aanzienlijk kunnen worden verbeterd onder de versterking van koolstofvezel.
In het tempo van de tijd kunnen de ontwikkeling van wetenschap en technologie en de vooruitgang van de technologie zorgen voor een diepere upgrade voor CF/PA-composietmaterialen. Wij zijn van mening dat dit materiaal in de toekomst op grotere schaal kan worden gebruikt op verschillende gebieden. Vooral in scenario's die weerstand vereisen tegen zeer beschadigde omgevingen zoals hoge temperaturen en hoge luchtvochtigheid.
