• 研究了玄武巖纖維對PA 6,6性能的影響。

• 將玄武巖纖維加入 PA 6,6 中可增強其熱穩定性和抗變形能力。

• 抗彎強度隨著玄武巖纖維的填充而提高，特別是在較短的纖維復合材料中。

• 流變分析表明，玄武巖纖維增強材料可以提高能量耗散能力。

摘要

本研究旨在探索可持續玄武巖纖維 (BF) 與玻璃纖維和滑石粉在注塑工程聚酰胺 6,6 (PA 6,6) 塑料復合材料中的應用。將長度為 3 毫米和 12 毫米的玄武巖纖維以 23 和 30 wt.% 的量添加到 PA 6,6 中以制造復合材料。玄武巖纖維的添加限制了復合材料中聚合物鏈的流動性，導致其粘度增加。流變學結果表明，對外加應力的異相響應表明 3 毫米玄武巖纖維復合材料可以耗散更多能量，并且復合材料在變形下的彈性行為隨著玄武巖纖維重量的增加而增加。與纖維負載相比，纖維長度對復合材料的機械性能有更大的影響。23 wt.% 和 30 wt.% 的 12 mm 玄武巖纖維復合材料的拉伸強度和模量高于 3 mm 玄武巖纖維復合材料，而 30 wt.% 的 3 mm 玄武巖纖維復合材料的彎曲強度提高了 25%。混合規則預測的實驗和理論模量表明基質和玄武巖纖維之間存在相互作用。形態分析表明，3 mm 纖維的復合材料中的團聚比 12 mm 纖維的復合材料中更多。玻璃纖維增強 PA 6,6 的性能略高于玄武巖纖維增強 PA 6,6。然而，玄武巖纖維增強復合材料在拉伸強度、彎曲模量、彎曲強度和熱變形溫度方面表現出比滑石增強復合材料更好的性能。

1.引言

近年來，隨著電動汽車 (EV) 的廣泛采用，以汽車為代表的交通運輸行業發生了變革性變化，而汽車對社會的影響最大。這一變革源于全球努力實現零排放、低碳足跡和交通運輸行業可持續增長。設計更堅固、更輕的新材料對于全球交通運輸行業的發展至關重要。該領域持續改進的一個關鍵方面是開發輕質、高性能和阻燃材料，這有助于克服該行業面臨的關鍵挑戰，包括減輕車輛整體重量和減少電動汽車電池組的潛在熱失控。

在汽車工業中，通常使用玻璃纖維 (GF) 增強聚酰胺來生產塑料部件。纖維有助于提高最終復合材料的模量和強度，并降低材料的整體價格。聚酰胺 66 (PA 6,6) 以其出色的機械強度、高耐熱性、熱穩定性和低密度而聞名，是一種工程熱塑性塑料，具有高強度重量比和出色的耐磨性。

盡管這些特性使 PA 6,6 成為電動汽車部件的多功能塑料，但與其他工程塑料相比，PA 6,6 的高成本往往超過了其性能。因此，人們廣泛探索了在 PA 基質中使用低成本可持續填料的方法，就PA 6,6而言，填料可以幫助平衡其高成本。

滑石粉填充復合材料歷來受到青睞，因為它們具有成本效益和機械性能（主要是模量）的改善，同時不會影響拉伸強度。滑石粉在擠壓剪切和應力下會分層，使復合材料的模量高于純塑料。然而，由于纖維的性質（例如強度重量比、重量輕和隔熱性能），玻璃纖維增強復合材料憑借其出色的強度和剛度已成為汽車行業的標志。

玄武巖纖維是介于顆粒填料和纖維狀增強材料（如滑石和玻璃纖維）之間的中間材料，應深入探索以制造復合材料。這將滿足工業對替代材料多樣化的重視，作為一種更可持續的方法，因為玄武巖纖維對環境無害，由 100% 的天然巖石制成，覆蓋了大約 70% 的地球表面，環境中的任何玄武巖殘留物都不會干擾生態系統。作為一種可持續的纖維/填料，玄武巖纖維在加入聚合物基質中時可以提高其整體性能。它主要由 SiO2 （46-52 %）、Al2O3 （ 15-17%）、Fe2O3和FeO（9-12%）組成。玄武巖纖維本質上具有優異的熱性能，不易燃、耐紫外線降解，并且具有聲學阻尼性能或良好的吸振能力。玄武巖纖維和玄武巖纖維增強復合材料在工業和汽車領域有著廣泛的應用。與玻璃（2.50 g/cm 3）和碳纖維（1.80 g/cm 3 ）相比，玄武巖纖維（2.6-2.7 g/cm 3 ）的可回收性要高得多。玄武巖纖維因其天然來源而具有可回收性優勢，回收過程中的有毒排放更少。回收后，玄武巖纖維在高達 1400°C 的溫度下不會熔化，而是恢復為天然玄武巖粉。相比之下，碳纖維增強復合材料在熱分解過程中會產生有毒氣體并消耗大量能量。玄武巖纖維成本較低（0.34-3.42 歐元/千克），因此可以替代傳統的合成纖維。

研究表明，玄武巖纖維增強聚丙烯（PP）復合材料在加入纖維后機械性能顯著提升，性能優于滑石粉。纖維含量和纖維-基質兼容性是影響性能的關鍵因素。Bozkurt等發現增加玄武巖纖維能增強減振行為，但會降低拉伸強度和模量。Deák和Czigány發現硅烷上漿的玄武巖纖維性能與玻璃纖維相當。Tábi等發現長玄武巖纖維增強聚酰胺復合材料性能優于短纖維和玻璃纖維。Yu等通過表面處理提高界面結合，顯著增強了復合材料的界面剪切強度和拉伸強度。伽馬射線輻照對玄武巖纖維/環氧復合材料的影響表明，層間剪切強度隨輻照劑量增加而提高。

開發具有定制性能的可持續復合材料，以滿足結構部件、電池外殼或熱管理系統的性能需求，對于確保電動汽車的安全性和效率至關重要。這受到復合材料制造變量（例如纖維長度和纖維負載）相互作用的影響；了解這些關系對于增強復合材料配方以平衡強度和耐久性是有益的。本研究考察了直徑為 3 毫米和 12 毫米、重量百分比為 25 和 30 的短玄武巖纖維和長玄武巖纖維對復合材料性能的影響。對玄武巖纖維和玄武巖纖維增強復合材料進行了全面的力學分析、復合材料的流變行為、使用混合規則 (ROM) 對復合材料模量的理論評估、形態學研究、熱分析和表面化學分析。采用兩步工藝將較長的玄武巖纖維加入復合材料中，從母料開始，然后在第二次擠出過程中稀釋 PA 6,6。由于將這種纖維送入擠出機存在技術挑戰，因此必須采用這種兩步工藝。復合材料的整體制造采用雙螺桿擠出機進行熔融擠出，然后進行注塑成型，以生成樣品，用于進一步的機械測試和質量表征。還制備了滑石粉和 GF 增強 PA 6,6 復合材料，以比較玄武巖纖維與這些傳統填料的性能。復合材料的特征在于其機械、熱、流變和形態特性。

2.材料與方法

2.1材料

聚酰胺 66 粒料（Ultramid A3K 密度為 1.13 g/cm3，熔體體積速率為 120 cm 3 /10 min，溫度為 275 °C）購自 BASF Chemicals International。玄武巖纖維由 Smarter Building systems 制造，由 Competitive Green Technologies（加拿大安大略省利明頓）友情捐贈，編號為 BM-0206（12 mm 長，16 μ D）和 BM-0315（3 mm 長，13 μm D）。玻璃纖維 ChopVantage HP 3610 購自 PPG（俄亥俄州，美國）。玻璃纖維長度為 3.8 mm，直徑為 10 μm。滑石粉 Artic Mist 由 Imerys Talc（美國）友情提供。

2.1.1樣品制備

PA 6,6 顆粒和玄武巖纖維在加工前在 80 °C 的烤箱中干燥一夜。復合材料在 26 毫米雙螺桿擠出機（LabTech Engineering Co. LTD，泰國）中混合，該擠出機有 8 個加熱區。機筒的第一個和最后一個加熱區溫度設定為 265 °C，中央加熱區設定為 270 °C，螺桿轉速為 100 rpm，進料速率為 5 kg/h。

玄武巖纖維復合材料通過兩種不同的方法制備而成。較長的玄武巖纖維（BM-0206，12 毫米長，16 微米直徑）基復合材料的制備方法是，首先用 60 wt.% 的 PA 6,6 進行母料擠出，然后進行第二次擠出，用額外的 PA 6,6 稀釋母料。由于擠出 12 毫米玄武巖纖維本身存在困難，因此需要進行這一雙重步驟。較短的玄武巖纖維（BM-0315，3 毫米長，13 微米直徑）通過一步擠出制備而成，即將 PA 6,6 與玄武巖纖維混合，然后進行擠出。

擠出物以線材形式獲得，在水浴中冷卻，原位制粒，并在 65°C 的烤箱中保存干燥，然后注塑成型。純 PA 6,6 和纖維填充復合材料采用 MPP Technologies（美國俄亥俄州索倫）的微型塑料成型機 Mini-Jector Model 55P/1 注塑成型。純 PA 6,6 注塑時后筒和前筒溫度為 270°C，噴嘴溫度為 274°C，而 PA 6,6/玄武巖纖維復合材料注塑時后筒和噴嘴溫度為 280°C，前筒溫度為 274°C。對于彎曲和拉伸樣品，注射壓力設定為 1300 psi，注射量為 0.90 in。沖擊樣品的成型壓力為 1100 psi，注射量為 0.60 英寸。所有樣品的保壓壓力均為 900 psi，保壓時間為 15 秒。

所有樣品在測試前均在密封袋中放置至少 48 小時。檢測了 2 wt.% 的玄武巖纖維，即23wt.% 和30wt.%。表1顯示了所用的配方和樣品的命名法。樣品標識中括號內的數字表示所用的填料含量。

2.2特性

2.2.1傅里葉變換紅外光譜（FTIR）

使用 Thermo Fisher Scientific 的 Nicolet 6700 FTIR（美國馬薩諸塞州 Thermo Scientific）對樣品進行紅外分析，以確定表面特性和功能組，分辨率為 4 cm-1，掃描次數為 64 次。之后，通過 Omnic 軟件（美國馬薩諸塞州 Thermo Scientific）獲取數據，并使用 Origin 版本 2023b（美國馬薩諸塞州 OriginLab）處理和呈現數據。

2.2.2機械試驗

使用 Instron 萬能試驗機（型號 3382）（Instron，馬薩諸塞州，美國）測試復合材料的力學性能。拉伸試驗按照 ASTMD638-14（IV 型試樣）進行。彎曲試驗按照 ASTM D790-10 進行。使用 Zwick/Roell Hit25P 裝置（ZwickRoell，德國烏爾姆）進行懸臂梁缺口沖擊強度模式的沖擊試驗。懸臂梁沖擊強度按照 ASTM D256標準（試驗方法 A），使用 2.75 J 沖擊擺錘進行測量。每項力學性能測試至少使用 5 個試樣，并使用 Microsoft Excel 版本 2312（Microsoft 365，華盛頓州，美國）計算和報告每個測試的平均值和標準差。

2.2.3密度

按照 ASTMD792 的規定，使用電子密度計（MD 300S，Qualitest，Advanced Testing Technologies，Int.）測定樣品的密度。密度計測量樣品在空氣和浸沒液體（水）中的重量，然后使用重量差和水的密度計算樣品的密度。對于所有測量，至少測量三個樣品，并記錄平均值。

2.2.4熱特性

使用熱重分析儀 (TGA) Q500（TA Instruments，特拉華州，美國）對樣品進行熱分析，使用約 15 mg 樣品，溫度為 600 °C，加熱速率為 10 °C/min，同時保持 60 mL/min 的氮氣流量。根據 TA Instruments，特拉華州，美國動態機械分析儀 (DMA) Q800 的技術說明測量熱變形溫度。將尺寸為 50 × 12 × 3 mm（長×寬×厚）的樣品放置在三點夾中。加熱溫度為 30 °C 至 220 °C，加熱速率為 2 °C/min，同時施加 1.8 MPa 的力，當達到 250 μm 的偏轉時終止測試。使用 Thermal Advantage 程序版本 5.5.3 收集數據，并使用 Excel 版本 2312（Microsoft 365，華盛頓州，美國）和 TA Instruments Universal Analysis 2000 版本 4.54（TA Instruments，特拉華州，美國）進行處理。對于最終圖表，使用了 Origin 版本 2023b（OriginLab，馬薩諸塞州，美國）。

2.2.5流變行為

使用安東帕流變儀 (MCR-302)（奧地利）對 PA 6,6 和復合材料進行流變學檢查。測試樣品和平行板裝置相隔 1 毫米。為了進行流變學測試，進行了頻率掃描，覆蓋 1% 應變范圍內的高到低剪切頻率，從 628 開始到 0.1 rad/s 結束。為了防止降解，測試在 270°C 下進行，并在室內連續通入氮氣。使用 Rheoplus/32 版本 3.61 獲取數據后，使用 Excel 版本 2312（Microsoft 365，華盛頓，美國）處理數據。對于最終圖表，使用了 Origin 版本 2023b（OriginLab，馬薩諸塞州，美國）。

2.2.6斷口形貌

通過使用 Thermo Fisher Scientific International Phenom ProX 掃描電子顯微鏡 (SEM) 分析沖擊斷裂表面形態來確定纖維與 PA 6,6 基質之間的相互作用。使用英國 Cressington Scientific Instruments 的 108 自動金濺射鍍膜機，將金鍍在復合材料樣品上六秒鐘。

3.1 FTIR分析

圖 1顯示了 PA 6,6、玄武巖纖維及其復合材料的 FTIR 光譜，用于驗證功能基團的存在。C = O（酰胺 I）和 NH（酰胺 II）的拉伸分別與 1632 和 1529 cm-1 處的峰相關，而 PA 6,6 中的 NH 拉伸 [?11 ] 與 3293 cm -1處的峰相關。

圖 1.純PA 6,6、玄武巖纖維和 PA 6,6/玄武巖纖維復合材料的 FTIR 光譜。

加入 23 wt.% 的填料降低了 PA 6,6 特征峰的強度。3 mm 玄武巖纖維的峰強度降低幅度大于 12 mm 和 PA 6,6 聚合物。在 30 wt.% 時，12 mm 玄武巖纖維復合材料的 1632 cm -1和 1529 cm -1處的峰強度增加，尤其是在酰胺 I 和酰胺 II 帶。這表明玄武巖纖維和 PA 6,6 之間形成了氫鍵。對于 3 mm 玄武巖纖維復合材料，在 12 mm 玄武巖纖維復合材料中，30 wt.% 時 1632 cm -1和 1529 cm -1處的峰強度沒有顯著差異。然而，玄武巖纖維中 Si-O-Si 和 Si-O 的伸縮振動分別在 676 cm -1和 897 cm -1處出現的峰（圖 1a）在復合材料中卻未觀察到。這可能表明這些功能基團與 PA 6,6 沒有發生化學反應。

3.2力學性能

圖 2a -c顯示了 PA 6,6 及其復合材料的機械性能。純 PA 6,6 的拉伸強度 (TS) 為 84 MPa。纖維長度和玄武巖纖維的重量百分比對復合材料的 (TS) 和拉伸模量有明顯影響。3 毫米和 12 毫米玄武巖纖維的 TS 均為 23 wt.%，這分別使純 PA 6,6 的拉伸強度 (TS) 降低了 9% 和 23.4%。然而，含有 12 毫米玄武巖纖維的復合材料高于 3 毫米玄武巖纖維。在玄武巖纖維含量較高的情況下，觀察到 3 毫米和 12 毫米玄武巖纖維復合材料的 TS 分別降低了 5% 和 6%。有趣的是，隨著復合材料中玄武巖纖維重量百分比的增加，TS 持續增加。纖維含量越高，拉伸強度就越高，正如在 12 毫米復合材料中觀察到的那樣，它比 3 毫米復合材料（23 wt.%）高 18%，比 30 wt.% 高 2%。這一現象與 Hassan 等人的研究結果一致，他們報告稱，復合材料中的纖維越長，拉伸強度越高。

圖2.純PA 6,6和玄武巖纖維增強PA 6,6復合材料的機械性能（a）拉伸（b）彎曲（c）沖擊強度（d）預測和實驗結果的混合規則。

添加玄武巖纖維后，所有復合材料的拉伸模量均大幅增加。用 30 wt.% 的 12 mm 玄武巖纖維增強的 PA 6,6 具有最高的拉伸模量，為 6.015 GPa，比純 PA 6,6 增加了 92%。23 wt.% 的 3 mm 玄武巖纖維復合材料具有最低的拉伸模量。由于纖維提供的增強材料可增強纖維-基質相互作用，因此預計拉伸模量會有所改善。為了確認這種相互作用的存在，應用了混合規則。復合材料的彈性模量必須在上限和下限范圍內，以驗證纖維-基質相互作用。這些界限在下面的公式 (1)和(2)中表示。

其中，Em、Vm、Ef和Vf分別為基體彈性模量、基體體積分數、纖維彈性模量和纖維體積分數。根據文獻，纖維的彈性模量取為86.2 GPa。纖維體積分數根據PA 6,6基體、復合材料和纖維的密度使用公式（3）計算得出，基體體積分數為1-Vf。

圖2顯示了復合材料預測的上限和下限的模量以及 3 毫米和 12 毫米玄武巖纖維復合材料的實驗模量。實驗模量介于上限和下限之間，因此，復合材料的行為符合混合規則，即結合各個組分的性質和一定程度的相互作用。然而，實驗值更接近下限。這表明，對復合材料整體性能的主要影響來自性能較低的材料。Harder 等人認為，這可能是由于纖維-基質界面相互作用較差導致應力傳遞有限所致。

將玄武巖纖維添加到 PA 6,6 基體中，可通過增加玄武巖纖維填料的 wt.% 來提高彎曲強度。這是由于基體聚合物鏈的增強和限制性增加所致。對于玄武巖纖維復合材料，在 30 wt.% 的 3 mm 玄武巖纖維中，彎曲強度（約135 MPa）提高最為顯著。這比純聚合物增加了 25%。3 mm 和 12 mm 玄武巖纖維的彎曲和拉伸性能差異可能與載荷傳遞和纖維排列有關。在彎曲試驗中，載荷垂直于纖維施加，而不是在拉伸試驗中平行施加。在拉伸試驗中，較長的纖維會更好地與載荷方向對齊，從而使纖維-基體應力沿纖維長度更好地傳遞，靠近末端的載荷傳遞較少。然而，在彎曲試驗中，彎曲應力將沿著長纖維的長度集中，從而增加復合材料區域的應力集中，從而降低彎曲強度。

3毫米玄武巖纖維復合材料的抗彎強度更高，這有兩種可能：一是纖維-基質關系。對于短纖維，基質可能與纖維充分接觸，從而提供最大程度的封裝，從而提高纖維-基質應力傳遞效率。另一種可能性是，短纖維可以很容易地分散在基質中，而不會嚴重聚集，從而使復合材料中的應力消散效果更好。然而，由于較長纖維的幾何形狀，它們可能無法完全嵌入基質中，這可能導致單獨的獨立纖維，從而導致復合材料中的應力傳遞不良。因此，對于彎曲或彎曲載荷，較短的纖維更能分散應力。

圖2c顯示了純 PA 6,6 及其復合材料的沖擊強度 (IS)。所有復合材料的沖擊強度均低于 PA 6,6。纖維長度和 wt.% 對復合材料的沖擊性能起著重要作用。值得注意的是，在相同的玄武巖纖維負載下，30 wt.% 的 12 mm 玄武巖纖維復合材料表現出比 3 mm 玄武巖纖維復合材料更好的回彈性和韌性。短纖維（3 mm）復合材料的沖擊強度在低（23 wt.%）和高（30 wt.%）玄武巖纖維負載下降低。當纖維添加到聚合物基體中時，纖維末端充當應力集中點，從而削弱基體并降低韌性。因此，較短的纖維具有較小的沖擊強度，因為基體內會有更多的應力集中位置。這可以解釋為什么 3 毫米玄武巖纖維復合材料的沖擊強度下降幅度比 12 毫米玄武巖纖維復合材料更大。

相比之下，GF 增強 PA 6,6 的性能略高于玄武巖纖維增強 PA 6,6 基體。30 wt.% 玻璃纖維獲得的數據與文獻中提供的數據相當，證實了當前研究的結果。在這些實驗中，除了拉伸模量和 IS 之外，玄武巖纖維增強 PA 6,6 的整體性能優于滑石粉增強 PA 6,6，這可能是由于材料的性質（纖維與顆粒）造成的。將纖維加載到塑料基體中時，最終材料會達到一個臨界點，基體無法容納纖維，這可能是由于纖維加載過量或不兼容造成的。當特定性能隨著纖維或填料的增加而受到負面影響時，也可能會出現臨界纖維載荷。例如，Achuckwu 等人。發現，當玻璃纖維重量負載為 15% 時，聚丙烯的拉伸強度達到臨界點，而模量最多可增加 40 wt.%。當復合材料的性能開始下降時，可以檢測到這種現象。Mouhmid 等人還在 PA 6,6 中負載了 15%、30% 和 50 wt.% 的短玻璃纖維，并報告了拉伸強度和模量持續增加。

3.3密度

密度是許多汽車應用的重要因素。純 PA 6,6 的密度為 1.109 g/cm3。表2表明，增加填料濃度和纖維長度可以預期密度會增加。玄武巖纖維的密度為 2.65 g/cm3，這將增加復合材料的密度，正如所觀察到的。當玄武巖纖維的含量為 23 wt.% 時，密度增加到 ～1.27 g/cm 3，當為 30 wt.% 時，密度最高可達 1.30 g/cm 3。與玻璃纖維相比，30 wt.%（3 毫米和 12 毫米）玄武巖纖維復合材料的密度分別降低了 2% 和 5% 以上，而滑石粉的密度降低了 3%。這表明，在類似的負載條件下，玄武巖纖維可以替代 GF 和滑石粉，而且密度更低，這對于輕量化應用至關重要。

3.4熱重分析

圖 3a、b 和 3b分別顯示了純 PA 6,6 及其相關復合材料的 TGA 和 DTG 熱分析圖。TGA 數據分別列于表 3中。PA 6,6 的起始熱降解溫度為 377.1 ℃，最終降解溫度為 416.75 ℃。如表 3所示，這些復合材料的起始熱降解溫度非常接近，均低于 PA 6,6（GF 復合材料除外） 。這表明玄武巖纖維在影響 PA 6,6 開始熱降解方面幾乎沒有依賴于長度和 wt.%。最大降解時的溫度略高于 PA 6,6，這表明玄武巖纖維增強材料可能會提高復合材料的熱穩定性。然而，玄武巖纖維對 PA 6,6 復合材料熱穩定性的真正影響可以從降解后的殘留物百分比中看出。從 PA 6,6（1.95%）到玄武巖纖維復合材料（22.73–28.83%），轉變范圍很廣。熱重法比較表明，添加玄武巖纖維顯著改變了復合材料的熱穩定性。這種顯著影響源于玄武巖纖維，它主要由二氧化硅組成，具有很高的熱穩定性；因此，它為 PA 6,6 提供了更好的熱穩定性。

圖3.a、3a'和3b.PA 6,6 及其相關復合材料的熱重分析、熱降解開始的放大部分和差示熱重分析：PA 6,6 (i)、BF3 (23) (ii)、BF12 (23) (iii)、BF12 (30) (iv)、BF3 (30) (v)、GF (30) (vi)、滑石 (30) (vii)。3c. PA 6,6 及其復合材料的熱變形溫度。

3.5熱變形溫度

熱變形溫度 (HDT) 是指施加 1,800 MPa 的應力時樣品變形 250 μm 的溫度。這是工程塑料的重要特性，因為它可用于設定材料加工過程中的熱極限。如圖 3c 所示，對于 12 mm 和 3 mm 玄武巖纖維復合材料，隨著玄武巖纖維 wt.% 的增加，PA 6,6 的 HDT 均顯著增加。與含有 30 wt.% 3 mm 玄武巖纖維的純 PA 6,6 相比，含有 30 wt.% 3 mm 玄武巖纖維的復合材料的 HDT (173°C) 增幅最大 (161 %)。由于纖維對聚合物基質具有增強作用，并限制了聚合物在加載過程中的變形，因此 HDT 會因復合材料的剛度而增加。含有 3 毫米玄武巖纖維的復合材料在 HDT 方面表現出更好的性能，這一趨勢證實了彎曲強度的結果，因為 HDT 和彎曲強度都是在三點彎曲情況下發生的。更高的纖維重量百分比增加了 PA 6,6 的熱穩定性，同時減少了熱變形。在沒有這些纖維的情況下，聚合物基質更加靈活，從而降低了使材料偏轉所需的溫度。改進的 HDT 可能對熱穩定性至關重要的應用有益，例如汽車部件或電氣外殼。

3.6流變行為

進行了頻率掃描測試，以確定復合材料和純 PA 6,6 的流變性，例如復數粘度、儲能模量和損耗模量。純 PA 6,6 表現出假塑性流動行為，復數粘度隨角頻率的增加而降低（圖 4c）。聚合物鏈的纏結導致熔融聚合物中的這種剪切變稀行為。由于纏結而對聚合物的限制是造成高粘度的原因。然而，隨著頻率的增加，纏結會減少，從而降低復數粘度。通過添加玄武巖纖維，復數粘度和損耗模量會增加。如前所述，對于其他性能，添加纖維會限制復合材料的流動性，從而導致粘度增加。纖維增強對流動性能的這種影響隨著填料含量的增加而增加；因此，含有 30 wt.% 填料的復合材料將具有高粘度，如圖4c所示。Harder 等人也觀察到了類似的結果。在PBSA基質中添加啤酒花天然纖維可以增加復數粘度。