摘要 ：对不同含量的t-HGS/GF30/PA66复合材料的力学性能及密度进行研究。结果表明，当t-HGS的含量为10%时，制备的复合材料的力学性能最优，拉伸强度、弯曲模量和缺口冲击强度分别为170.92MPa、8.92GPa和72.79KJ/m2，而复合材料的密度随t-HGS含量的增加而降低，且实测密度大于理论值；该材料的力学性能完全满足汽车行业标准，用该材料制备的汽车制件相比普通制件减重9.1%，轻量化效果显著。
Hollow glass spheres/Glass fiber reinforced Nlyon66 composites I：Lightweight and Mechanical Properties
Chen Rui ，Chen Jinwei,，Wang Jun，Wu Xiyuan，Wei Liming
(Sinosteel Maanshan new material Co.Ltd., Maanshan Anhui 243000)
Abstract
The mechanical properties and density of treated-HGS/GF30/PA66 composites with different contents of hollow glass spheres were studied. The results showed that when the content of t-HGS is 10%, the mechanical properties of the composites were optimum，the tensile strength, flexural modulus and notch impact strength were 170.92MPa, 8.92GPa and 72.79KJ/m2 respectively, then the density of the composites decreased with the increased of t-HGS contents, and the measured density is higher than the theoretical value; The mechanical properties of the material completely meet the requirements of the automotive industry standard. The automobile parts manufactured by this material are lighter than the common parts and the weight reduction is 9.1%.
关键词：空心玻璃微珠 玻纤增强尼龙66 轻量化 机械性能
Keywords：Hollow glass spheres GF reinforced nlyon66 Lightweight Mechanical properties
近年来，随着汽车工业领域对汽车轻量化的不断需求，一些研究机构及学校一直在从事高强度、轻量化材料的开发，纤维增强聚合物材料一直是金属材料的理想替代品[1]，相对金属材料其同样具有较高的强度和刚性，但密度一般仅为金属材料的1/3~1/2，其中玻纤增强聚合物材料因其无可比拟的价格、性能优势在纤维增强材料中占据主导地位，已被广泛应用于汽车、电子电器、机械、及运动等领域。
然而，就目前来看，还没有相关研究引入低于聚合物基体密度的分散相来降低复合材料的密度，同时还能保持材料的机械性能且一定程度的降低最终制件的成本。基于此，空心玻璃微珠(HGS)被引入作为填料以降低玻纤增强聚合物复合材料密度，HGS是一种中空的圆球粉末状无机非金属材料，其主要成分是碱石灰硼硅酸盐玻璃。它的真密度在 0.2g/cm3 - 0.6g/cm3，粒径在2μm -125μm，壁厚约为1-2μm，其空腔内为稀薄氮气、二氧化碳等惰性气体。通常，HGS被用来填充到聚合物中以降低聚合物材料的导热系数，用作保温隔热材料[2]，也有研究将HGS加入到PP树脂中以降低密度[3]，但HGS的加入使得聚合物树脂材料的拉伸、冲击强度大幅度降低。基于此问题，本文将t-HGS加入到玻纤增强PA66体系中，以降低t-HGS对材料性能的影响，主要研究了不同含量的t-HGS对玻纤增强尼龙66机械性能的影响及密度的降低效果。
1实验部分
1.1实验原料
PA66(聚酰胺66)：EPR27，相对黏度2.7，平顶山神马集团；短切纤维：ECS301CL，单丝直径10um，重庆国际复合材料有限公司；空心玻璃微珠(HGS)，H46，真实密度0.48~0.51g/cm3，抗压强度>85MPa，中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司；硅烷偶联剂KH550，3-正丙氨，化学纯，国药化学有限公司；抗氧剂、相容剂、加工助剂、乙醇等均为市售；
1.2主要设备及仪器
同向平行双螺杆挤出机：TSE-36型，南京瑞亚挤出机械制造有限公司；注塑成型机，BH-80，博创装备制造有限公司；高速混合机，SHR10L型，张家港贝尔机械公司。
万能材料实验机，2300型，美国instron公司；悬臂梁缺口冲击实验机，XJJ-50型，承德试验机有限公司；电子密度计，ZMD-1型，上海分析仪器设备厂；激光粒度分析仪，2000型，丹东百特仪器有限公司；金相显微镜，PM6000型，南京江南永新光学设备厂；扫描电子显微镜，JSM-6490LV，日本电子公司；
作者：陈金伟、陈锐、汪 俊
