如何改善高玻纤含量PA66复合材料的外观？

高玻纤含量(玻纤质量分数不低于50%)改性尼龙(PA)复合材料具有力学性能(尤其是刚性)高、尺寸稳定性优异、长期耐热性以及耐化学性和耐油性好等特点，可替代某些金属材料(如铝合金材料)用于汽车零部件和机械零部件等结构件上。随着玻纤含量的提高，PA基体的熔体黏度增大，玻纤在基体中不容易均匀分散，导致复合材料的流动性较差且不均匀，在挤出过程中容易发生断条的现象，同时在产品表面容易引起浮纤。

广东圆融新材料有限公司王忠强等提出了一种改善高玻纤含量(玻纤质量分数为55%)PA复合材料外观的方法。他们从PA家族中找到了两种功能性树脂，对高玻纤含量PA复合材料进行了改性。

两种功能性树脂分别是：PA66盐与己内酰胺的共聚物(PA66/6)和聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)。

PA66/6分子链的柔顺性和流动性较好，可以有效提高GF在基体树脂中的分散程度。

MXD6含有空间位阻较大的苯环结构，其结晶速率较慢，可以延缓PA66结晶，有利于GF在树脂中的分散。

此外，还有含羧基超支化聚合物，起到一种类似于表面活性剂的作用，用量超过0.4份时将对复合材料力学性能产生较大的负面影响，故用量固定为0.2份。

 PA66/6 PK MXD6

(1)力学性能

两种功能性树脂用量均为10份，加入到55%玻纤增强PA66复合材料后的力学性能如下表所示。

加入PA66/6的复合材料拉伸强度和缺口冲击强度高于加入MXD6的复合材料;加入MXD6的复合材料弯曲强度及模量高于加入PA66/6的复合材料，但未提高复合材料的缺口冲击强度。

在力学性能方面，两种功能性树脂2∶2平。

(2)流动性和光泽度

两种功能性树脂用量均为10份，加入到55%玻纤增强PA66复合材料后的熔体流动速率和光泽度如下表所示。

加入PA66/6的复合材料熔体流动速率和光泽度提升明显，提升幅度高于加入MXD6的复合材料。

在流动性和外观方面，PA66/6完胜。

(3)原因分析

PA66/6链段柔顺性较好，能吸收更多的能量，且熔体流动性和分子链段的运动能力都较优，同时与PA66同属于脂肪族PA，相容性相对较好，因此在拉伸强度、冲击强度、流动性和光泽度方面更具有优势。

MXD6含有刚性苯环，树脂刚性较大，故在弯曲强度和模量方面更有优势。

PA66/6 复配 MXD6

由上述PK过程可以看出，PA66/6在四个方面(拉伸强度、冲击强度、流动性、光泽度)胜出，但复合材料力学性能提升幅度均较小;而MXD6在复合材料弯曲性能方面提升比较显著。为此，保持功能性树脂总用量10份不变，将两者等比例(5∶5)复配(用P1+M1表示)，获得的效果如下表所示。

可以看出，两者等比例(5∶5)复配的效果并不突出。

为增强复配效果，分别将PA66/6和MXD6的用量提高，但考虑到MXD6的价格为PA66/6的近2倍，故将两者按质量比10∶8复配(用P10+M8表示)，获得的效果如下表所示。

可以看出，两者按质量比10∶8复配后，各项力学性能提升非常明显，光泽度达到62%，与加入MXD6的复合材料相差无几，而熔体流动速率为38.1 g/10 min，也能够满足复合材料的加工要求。