Analyse av de slitebestandige egenskapene til karbonfiberforsterkede nylon (CF/PA) komposittmaterialer
Nylon (PA) er mye brukt som et multifunksjonelt termoplastisk polymerkomposittmateriale på mange felt på grunn av dets enestående mekaniske egenskaper, lave friksjonskoeffisient og utmerkede styrkepåvirkning. Men i avanserte bransjer med høye krav til produktytelse, som ny energi, høyhastighets medisinsk behandling og smart utstyr, har tradisjonelle PA-materialer vist produktbegrensninger når det gjelder varmebestandighet og dimensjonalt vedlikehold. For å løse disse problemene dukket det opp kontinuerlige karbonfiberforsterkede termoplastiske komposittmaterialer dannet ved å kombinere karbonfiber (CH) med tradisjonelle PA-materialer. Dette materialet forbedrer ikke bare de mekaniske egenskapene betydelig, men yter også utmerket i andre fysiske egenskaper som slitestyrke.
Friksjons- og slitasjeegenskapene til termoplastiske Pa6-kompositter fylt med karbonfiber evaluerer ytelsen til CF/PA-komposittmaterialer i detalj, velger karbonfibre med forskjellige volumprosent (10vol%, 20vol%, 30vol%) som forsterkning , og utfører friksjonsslitasjetester under forholdene med fuktighet (30~45%), innstilt belastning (0~16N) og friksjonsfrekvens (0-12HZ).
Endringer i friksjonskoeffisient
Under den innstilte belastningen på 9N og friksjonsfrekvensen på 4HZ, øker friksjonskoeffisienten til rene PA-materialeprøver raskt over tid. Friksjonskoeffisienten til 20 vekt% og 30 vekt% CF/PA komposittmaterialeprøver øker med tiden hovedsakelig i et parabolsk mønster, mens friksjonskoeffisienten til 10 vekt% CF/PA komposittmaterialeprøver øker først og deretter synker, og viser til slutt en oppadgående trend.
Oppsummert, ettersom volumprosenten av karbonfiberarmering øker, reduseres friksjonskoeffisienten til det dannede CF/PA-komposittmaterialet gradvis, og det kan sees at friksjonskoeffisienten til rent PA-materiale er høyere enn for noen volumprosent av CF /PA komposittmateriale. Det mest fremtredende er at 20 vekt% CF/PA komposittmateriale viser den laveste friksjonskoeffisienten. Dette er forårsaket av interaksjonen mellom karbonfiberen eller mikrostrukturen på karbonfiberoverflaten og matrisegrensesnittet. Det kan ha en viss smøreeffekt under friksjonsprosessen, og dermed redusere friksjonskoeffisienten til komposittmaterialet.
Friksjonsskadevolum
Under samme belastningskraft eller friksjonsfrekvens er friksjonsskadevolumet til den rene PA-materialprøven størst, mens friksjonsskadevolumet til 20wt19% CF/PA-komposittmaterialet er det minste. Dette viser at CF/PA komposittmaterialet har bedre holdbarhet. Når belastningskraften økes til 9-15N, øker friksjonsskadevolumet til komposittmaterialet med 30 vekt% CF/PA plutselig kraftig, noe som kan skyldes det for høye karbonfiberinnholdet som forårsaker den indre spenningen til komposittmaterialet. konsentrere seg på ett sted.
I følge SEM-skanningsresultatene er det åpenbare mikrosprekker på overflaten av den rene PA-materialprøven, og avskallingsfenomenet er produsert, men slitasjemerkene til CF/PA-komposittmaterialet er betydelig mindre, spesielt 20wt% CF/PA komposittmateriale, som nesten ikke har dette peeling-fenomenet. Det kan sies at passende mengde karbonfiberforsterkning effektivt kan støtte lasten som trekker fra kontaktflaten og hindre materialet i å separere.
I selve produksjonen av CFPA6 fant Zhishang New Materials Technology at ytelsen til komposittmaterialet også vil bli direkte påvirket av harpiksgullkulen. Studien fant at når massefraksjonen av kontinuerlig karbonfiber og PA-harpiks er smeltet sammen, forbedres strekkstyrken, bøyelastisk modul og bøyestyrken til komposittmaterialet mest betydelig, som kan være 2-3 ganger høyere enn det av ren PA-harpiks. Dette viser fullt ut at termoplastisitet og harpiksegenskaper kan forbedres betraktelig under forsterkning av karbonfiber.
I tidens tempo kan utviklingen av vitenskap og teknologi og utviklingen av teknologi gi en dypere oppgradering for CF/PA-komposittmaterialer. Vi tror at dette materialet kan bli mer utbredt på ulike felt i fremtiden. Spesielt i scenarier som krever motstand mot svært skadede miljøer som høy temperatur og høy luftfuktighet.
