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的發展趨勢之一。原因之一就是塑料部件能夠減輕汽車的重量。有數據顯示，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。除了節能環保，減輕重量意味著提升推重比，在同樣的發動機動力輸出下，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。由于結合了尼龍的輕質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外部組件到發動機殼體均可以替代金屬部件。除了能夠實現減輕重量與設計優化的可能性，碳纖維增強尼龍同時具有環保和經濟優勢。

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，為后續注塑成型工藝設計提供理論依據。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，這就是制定生產工藝的科學依據。

圖2：不同剪切速率下溫度-總壓力降關系

在溫度不變的條件下，測量流動曲線隨剪切速率變化的關系，即可得到高分子材料的黏度隨剪切速率變化的關系。聚合物熔體多數是剪切變稀。通過得到流動曲線，可以選擇適合于生產加工的剪切速率。生產中一般是通過改變電機的轉數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-基礎膨大比關系            圖4：不同剪切速率下溫度-擠出脹大比關系

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

德國高特福（GOTTFERT）公司是*早研究開發毛細管流變的廠家，無論是在功能、質量、可靠性及*等各個方面均為*先。高特福指錠代理商上海賓聯科技在汽車零部件行業有豐富的經驗。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，還能夠測量流動穩定性、熱導性、PVT、熔體拉伸粘度、動態和靜態口模脹大等，非常適合汽車零部件企業研發中心的需求。