Анализа отпорности на хабање најлона (ЦФ/ПА) композитних материјала ојачаних угљеничним влакнима
Најлон (ПА) се широко користи као мултифункционални термопластични полимерни композитни материјал у многим областима због својих изванредних механичких својстава, ниског коефицијента трења и одличне чврстоће. Међутим, у врхунским индустријама са високим захтевима за перформансама производа, као што су нова енергија, брзи медицински третмани и паметна опрема, традиционални ПА материјали су показали ограничења производа у погледу отпорности на топлоту и одржавања димензија. Да би се решили ови проблеми, појавили су се континуирани термопластични композитни материјали ојачани угљеничним влакнима настали комбиновањем угљеничних влакана (ЦХ) са традиционалним ПА материјалима. Овај материјал не само да значајно побољшава механичка својства, већ се одлично понаша иу другим физичким својствима као што је отпорност на хабање.
Својства трења и хабања термопластичних Па6 композита са карбонским влакнима детаљно процењују перформансе композитних материјала ЦФ/ПА, бирају угљенична влакна са различитим запреминским процентима (10вол%, 20вол%, 30вол%) као ојачање , и спроводи испитивања хабања трењем у условима влажности (30~45%), подешеног оптерећења (0~16Н) и фреквенција трења (0-12ХЗ).
Промене коефицијента трења
Под подешеним оптерећењем од 9Н и фреквенцијом трења од 4ХЗ, коефицијент трења узорака чистог ПА материјала се брзо повећава током времена. Коефицијент трења узорака ЦФ/ПА композитног материјала од 20 теж% и 30 теж% расте са временом углавном у параболичном обрасцу, док се коефицијент трења узорака композитног материјала од 10 теж% ЦФ/ПА прво повећава, а затим смањује, показујући на крају узлазни тренд.
Укратко, како се повећава запремински проценат ојачања угљеничним влакнима, коефицијент трења формираног ЦФ/ПА композитног материјала постепено опада, и може се видети да је коефицијент трења чистог ПА материјала већи од коефицијента трења било ког запреминског процента ЦФ /ПА композитни материјал. Најистакнутије је да композитни материјал од 20 теж% ЦФ/ПА показује најнижи коефицијент трења. Ово је узроковано интеракцијом између угљеничних влакана или микроструктуре на површини угљеничних влакана и интерфејса матрице. Може имати одређени ефекат подмазивања током процеса трења, чиме се смањује коефицијент трења композитног материјала.
Обим оштећења услед трења
Под истом силом оптерећења или фреквенцијом трења, запремина оштећења услед трења узорка чистог ПА материјала је највећа, док је запремина оштећења услед трења 20вт19% ЦФ/ПА композитног материјала најмања. Ово показује да композитни материјал ЦФ/ПА има бољу издржљивост. Када се сила оптерећења повећа на 9-15Н, запремина оштећења услед трења композитног материјала од 30 теж% ЦФ/ПА одједном се нагло повећава, што може бити последица прекомерног садржаја угљеничних влакана који изазива унутрашње напрезање композитног материјала концентрисати на једном месту.
Према резултатима СЕМ скенирања, на површини узорка чистог ПА материјала постоје очигледне микропукотине и долази до појаве љуштења, али су трагови хабања ЦФ/ПА композитног материјала знатно мањи, посебно 20вт% ЦФ/ПА композитног материјала, који скоро да нема овај феномен љуштења. Може се рећи да одговарајућа количина ојачања карбонским влакнима може ефикасно подржати оптерећење које се повлачи са контактне површине и спречити одвајање материјала.
У стварној производњи ЦФПА6, Зхисханг Нев Материалс Тецхнологи је открила да ће на перформансе композитног материјала такође директно утицати метак од смоле од злата. Студија је открила да када се масени удео континуалних угљеничних влакана и ПА смоле стапају, затезна чврстоћа, модул еластичности савијања и чврстоћа на савијање композитног материјала се значајно побољшавају, што може бити 2-3 пута више од тога од чисте ПА смоле. Ово у потпуности показује да се термопластичност и својства смоле могу знатно побољшати под ојачањем угљеничних влакана.
Темпом времена, развој науке и технологије и напредак технологије могу обезбедити дубљу надоградњу за ЦФ/ПА композитне материјале. Верујемо да ће овај материјал у будућности моћи да се више користи у разним областима. Нарочито у сценаријима који захтевају отпорност на веома оштећена окружења као што су висока температура и висока влажност.
