高特福毛細管流變儀在汽車工程塑料研究中的作用

汽車工程塑料指的是汽車用工程塑料。眾所婤知，更多地工程塑料用以替代原有的金屬材料是汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢之一。原因之一就是塑料部件能夠減輕汽車的重量。有數(shù)據(jù)顯示，每減輕 100 公斤的重量，百公里油耗可以降低0.4L，每公里的CO?排放量減少約10克。除了節(jié)能環(huán)保，減輕重量意味著提升推重比，在同樣的發(fā)動機動力輸出下，可以為駕駛者帶來更好的加速體驗。

碳纖維增強尼龍是替代金屬的汽車工程塑料中的佼膠者。由于結(jié)合了尼龍的輕質(zhì)和碳纖維的機械強度和熱性能，碳纖維復合尼龍材料的強度與剛度顯著提高，從車輛固定架和儀表等內(nèi)外部組件到發(fā)動機殼體均可以替代金屬部件。除了能夠?qū)崿F(xiàn)減輕重量與設(shè)計優(yōu)化的可能性，碳纖維增強尼龍同時具有環(huán)保和經(jīng)濟優(yōu)勢。

高含量的碳纖維會改變材料的流變特性，進而影響其成型加工性能。在實際生產(chǎn)加工工藝中，通常會使用毛細管流變儀，研究碳纖維增強尼龍的流變行為，為后續(xù)注塑成型工藝設(shè)計提供理論依據(jù)。以下以40%含量的短切碳纖維增強尼龍為研究對象，利用毛細管流變儀進行的流變試驗。

圖1：不同溫度下表觀剪切速率-總壓力降關(guān)系

在固定剪切速率下，測量不同溫度時的流動曲線，通過材料的黏度隨溫度的變化曲線，可以知道材料對溫度的敏感程度，流動曲線隨溫度變化的曲線斜率越陡峭，說明對溫度越敏感。尼龍是對溫度敏感的材料。從曲線上可以很容易找到，在什么溫度下，熔體的流動性能好，適合于加工生產(chǎn)，這就是制定生產(chǎn)工藝的科學依據(jù)。

圖2：不同剪切速率下溫度-總壓力降關(guān)系

在溫度不變的條件下，測量流動曲線隨剪切速率變化的關(guān)系，即可得到高分子材料的黏度隨剪切速率變化的關(guān)系。聚合物熔體多數(shù)是剪切變稀。通過得到流動曲線，可以選擇適合于生產(chǎn)加工的剪切速率。生產(chǎn)中一般是通過改變電機的轉(zhuǎn)數(shù)來改變聚合物熔體的剪切速率。

圖3：不同溫度下表觀剪切速率-基礎(chǔ)膨大比關(guān)系            圖4：不同剪切速率下溫度-擠出脹大比關(guān)系

通過試驗數(shù)據(jù)，改變擠出成型工藝中的溫度、壓力、速度等參數(shù)，進而最大限度地消除擠出膨大。

德國高特福（GOTTFERT）公司是*早研究開發(fā)毛細管流變的廠家，無論是在功能、質(zhì)量、可靠性及*等各個方面均為*先。高特福指錠代理商上海賓聯(lián)科技在汽車零部件行業(yè)有豐富的經(jīng)驗。高配置的高特福毛細管流變儀不僅能夠測量聚合物的流變性能，還能夠測量流動穩(wěn)定性、熱導性、PVT、熔體拉伸粘度、動態(tài)和靜態(tài)口模脹大等，非常適合汽車零部件企業(yè)研發(fā)中心的需求。