Analiza svojstava otpornosti na habanje najlonskih (CF/PA) kompozitnih materijala ojačanih ugljičnim vlaknima
Najlon (PA) se naširoko koristi kao višenamjenski termoplastični polimerni kompozitni materijal u mnogim područjima zbog svojih izvanrednih mehaničkih svojstava, niskog koeficijenta trenja i izvrsne čvrstoće. Međutim, u vrhunskim industrijama s visokim zahtjevima za performanse proizvoda, kao što su nova energija, brzi medicinski tretmani i pametna oprema, tradicionalni PA materijali pokazali su ograničenja proizvoda u smislu otpornosti na toplinu i održavanja dimenzija. Kako bi se riješili ovi problemi, pojavili su se kontinuirani termoplastični kompozitni materijali ojačani ugljičnim vlaknima, formirani kombinacijom ugljičnih vlakana (CH) s tradicionalnim PA materijalima. Ovaj materijal ne samo da značajno poboljšava mehanička svojstva, već također ima izvrsne rezultate u drugim fizičkim svojstvima kao što je otpornost na trošenje.
Svojstva trenja i trošenja termoplastičnih PA6 kompozita podnesenih ugljičnim vlaknima detaljno procjenjuju performanse CF/PA kompozitnih materijala, odabire ugljična vlakna s različitim postocima volumena (1 0 vol%, 20Vol%, 30Vol%) kao pojačanje i provodi testove trošenja trenja pod uvjetima vlage (30 ~ 45%), postavljeno opterećenje (0 ~ 16N) i frekvenciju trenja (0-12 hz).
Promjene u koeficijentu trenja
Pod postavljenim opterećenjem od 9N i frekvencijom trenja od 4HZ, koeficijent trenja uzoraka čistog PA materijala brzo raste tijekom vremena. Koeficijent trenja uzoraka kompozitnog materijala od 20 wt% i 30 wt% CF/PA raste s vremenom uglavnom u paraboličnom uzorku, dok koeficijent trenja uzoraka kompozitnog materijala od 10 wt% CF/PA prvo raste, a zatim opada, pokazujući na kraju uzlazni trend.
Ukratko, kako se volumni postotak ojačanja ugljičnim vlaknima povećava, koeficijent trenja formiranog CF/PA kompozitnog materijala postupno se smanjuje, a može se vidjeti da je koeficijent trenja čistog PA materijala veći od bilo kojeg volumnog postotka CF /PA kompozitni materijal. Najistaknutije je da kompozitni materijal od 20 wt% CF/PA pokazuje najniži koeficijent trenja. To je uzrokovano interakcijom između karbonskih vlakana ili mikrostrukture na površini karbonskih vlakana i sučelja matrice. Može imati određeni učinak podmazivanja tijekom procesa trenja, čime se smanjuje koeficijent trenja kompozitnog materijala.
Volumen oštećenja od trenja
Pod istom silom opterećenja ili frekvencijom trenja, volumen oštećenja trenja čistog uzorka materijala PA je najveći, dok je volumen oštećenja trenja 20WT19% CF/PA kompozitnog materijala najmanji. To pokazuje da CF/PA kompozitni materijal ima bolju izdržljivost. Kad se sila opterećenja poveća na 9-15 n, volumen oštećenja trenja od 30 WT% CF/PA kompozitnog materijala odjednom se naglo povećava, što može biti posljedica prekomjernog sadržaja ugljičnih vlakana koji uzrokuje unutarnji stres kompozitnog materijala do koncentrirati se na jednom mjestu.
Prema rezultatima SEM skeniranja, na površini čistog uzorka materijala PA postoje očigledne mikropukotine, a pojavljuje se fenomen ljuštenja, ali tragovi habanja kompozitnog materijala CF/PA značajno su manje, posebno 20WT% CF/PA Kompozitni materijal, koji gotovo nema ovaj fenomen ljuštenja. Može se reći da odgovarajuća količina pojačanja ugljičnih vlakana može učinkovito podržati opterećenje koje se povlači s kontaktne površine i spriječiti da se materijal odvaja.
U stvarnoj proizvodnji CFPA6, Zhishang tehnologija New Materials otkrila je da će na performanse kompozitnog materijala izravno utjecati i zlatni metak smole. Studija je utvrdila da se, kada se masovni udio kontinuiranog ugljičnih vlakana i PA smola spoje, zatezna čvrstoća, modul savijanja elastičnog modula i čvrstoća savijanja kompozitnog materijala najvažnije poboljšava, što može biti 2-3 više od toga više od toga od čiste PA smole. To u potpunosti pokazuje da se termoplastičnost i svojstva smole mogu uvelike poboljšati pod ojačanjem ugljičnih vlakana.
U tempu Timesa, razvoj znanosti i tehnologije i napredak tehnologije može pružiti dublju nadogradnju za CF/PA kompozitne materijale. Vjerujemo da se ovaj materijal u budućnosti može šire koristiti na raznim poljima. Posebno u scenarijima koji zahtijevaju otpornost na visoko oštećeno okruženje poput visoke temperature i visoke vlage.
