1、玻纤含量对玻纤增强尼龙66力学性能的影响

由图3-3到图3-5可见，随着玻纤含量的增加，不同型号的尼龙66体系的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均存在不同程度的先降后升趋势。试样受到外力作用时，玻纤两端发生应力集中，在GF与尼龙66界面产生大量小裂纹，并随着载荷的增大，小裂纹快速发展为裂缝，GF从尼龙66基体中快速拔出，使试样断裂。小裂纹的产生、扩展及GF从尼龙66基体中的拔出需要消耗能量。当复合材料中的GF含量较低时，材料受到外力作用时发生在GF端部的应力集中现象占主导作用，因此，材料的性能随GF含量的增加而降低。当复合材料中的GF含量较高时，GF含量的增加使得裂纹引发和扩展及GF拔出等所消耗的能量显著增大，GF增强作用占主导地位，因此，材料的强度随GF含量的增加而迅速提高。但是，当GF含量超过40%后，过多的GF会导致复合材料的流动性变差，成型加工成型困难，而且制品会出现严重的GF外露和各向异性的实际应用问题。因此，本文选用GF为含量40wt%时的复合材料作为研究对象。由图可见，尼龙66（101L）/GF复合材料的综合力学性能较尼龙66（EPR24）/GF复合材料好。

2、GF类型对玻纤增强尼龙66复合材料力学性能的影响

未经处理的GF表面光滑且有水膜形成，用于增强聚合物时因与基体之间的粘合性能差而使用价值不高。工业上一般采用硅烷偶联剂对GF表面进行处理，经偶联剂处理的GF与基体界面间存在化学结合和物理结合，改善了GF与基体界面的粘接强度，从而提高了GF对聚合物基体的增强效果。

三种不同型号的GF对尼龙66的增强效果见表3-3，表中可知PA66/GF-2复合材料的综合性能最优。图3-6为复合材料冲击断面的SEM图，可以看出，b图所示的GF表面较a、c图的GF粗糙，在试样发生破坏时，较多的尼龙66黏附在GF表面随GF拔出，且GF根部与尼龙66基体粘接紧密，说明该GF-2表面与尼龙66有良好的相容性，尼龙66与GF-2的界面粘接强度高于GF-1和GF-3。观察试样基体的断裂面得到，GF-2增强的尼龙66断裂表面粗糙，为韧性断裂；而PA66/GF-1复合材料尼龙66的断裂表面较平整，PA66/GF-3复合材料尼龙66的断裂表面最为平整，为脆性断裂。由于GF-2增强尼龙66复合材料的综合力学性能优于采用GF-1和GF-3增强尼龙66的复合材料。

复合材料的性能不仅与GF与基体的界面粘结强度有关，还与GF长度、GF在基体中分布等密度联系。只有纤维长度超过临界长度（lc）时才能充分发挥纤维的增强作用，长度小于1lc时只能起到填充作用，随着纤维长度的增加，增强效率提高。图3-7为GF在尼龙66基体中的分布图，利用图像分析软件对图3-7中GF的长度进行统计分析，得到表3-4。结合图3-7和表3-4的数据分析，加入到尼龙66中的连续GF在双螺杆挤出机中经过剪切、捏合后，GF-2在尼龙66基体中的数均长度Ln为最长，K值最小，分布窄；GF-3在尼龙66中的Ln最短，长度分布较宽。这从另一方面解释了GF-2对尼龙66的增强效果最好。造成GF在尼龙66基体中保留长度存在差异的原因之一在于GF与尼龙66的相容性。如前所述，GF-2与尼龙66的相容性好，GF-2从第二加料口进入螺杆后，能够很快被尼龙66浸润，在进一步的剪切、捏合和分散过程中受到尼龙66熔体的保护，挤出机对GF-2的剪切相对柔和。因此，分散在尼龙66中的GF-2保留长度相对较长且分布较窄。