PA6(聚酰胺6)添加30%玻璃纖維(GF)增強后,其密度通常在1.30-1.38 g/cm³范圍內。這一數值相較于純PA6的密度(約1.13 g/cm³)有明顯提升,主要源于玻璃纖維的高密度特性(約2.5 g/cm³)以及復合過程中的材料結合方式。
密度計算與影響因素
1. 理論計算
通過混合法則可估算復合材料密度:
\[
\rho_{composite} = \phi_{PA6} \times \rho_{PA6} + \phi_{GF} \times \rho_{GF}
\]
其中,\(\phi_{PA6}=70\%\)、\(\rho_{PA6}=1.13\ \text{g/cm}^3\),\(\phi_{GF}=30\%\)、\(\rho_{GF}=2.5\ \text{g/cm}^3\),理論值為:
\[
0.7 \times 1.13 + 0.3 \times 2.5 \approx 1.39\ \text{g/cm}^3
\]
實際值略低于理論值,因復合材料內部可能存在微小孔隙或纖維分布不均。
2. 工藝影響
- 注塑成型:高壓填充可能減少孔隙,密度接近理論值;
- 纖維取向:若纖維排列不均,局部密度可能波動;
- 添加劑:部分廠商加入潤滑劑或偶聯劑,可能輕微降低密度。
性能與應用的關聯
PA6+30%GF的高密度帶來顯著性能提升:
- 機械強度:拉伸強度可達160-200 MPa,彎曲模量提升至7-9 GPa;
- 耐熱性:熱變形溫度(HDT)從純PA6的65℃升至約210℃(1.82 MPa載荷下);
- 尺寸穩定性:收縮率降至0.2%-0.4%,優于未增強材料。
這些特性使其廣泛應用于汽車部件(如節氣門體、齒輪箱)、電子外殼(耐高溫插接件)及工業零件(軸承、滑輪)等領域。例如,某汽車制造商使用該材料制造發動機周邊組件,重量較金屬減輕40%的同時,耐疲勞性提升3倍。
市場與選材建議
選材時需綜合考慮:
- 精度要求:高精度部件建議選擇低收縮率的改性型號;
- 成本控制:國產材料已能滿足大部分工業需求;
- 環境適應性:濕熱環境下需關注吸水性(飽和吸水率約3%),必要時進行表面處理。
實測數據參考
PA6+30%GF的實測密度為1.34 g/cm³(ISO 1183標準),與理論值偏差約3.6%,印證了工藝因素的影響。用戶在實際應用中可通過密度梯度柱法或浮沉法快速驗證材料批次的一致性。
綜上,PA6+30%GF的密度是權衡性能與工藝的關鍵參數,精確控制需結合材料配比、成型工藝及后處理技術,以實現最優工程應用效果。
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