高特福毛細管流變儀在汽車工程塑膠研究中的作用

汽車工程塑膠指的是汽車用工程塑膠。眾所周知，更多地工程塑膠用以替代原有的金屬材料是汽車工業的發展趨勢之一。原因之一就是塑膠部件能夠減輕汽車的重量。有資料顯示，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膠中的佼佼者。由於結合了尼龍的輕質和碳纖維的機械強度和熱效能，碳纖維複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元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最佳化的可能性，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效能。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，為後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物件，利用毛細管流變儀進行的流變試驗。

圖1：不同溫度下表觀剪下速率-總壓力降

在固定剪下速率下，測量不同溫度時的流動曲線，透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，在什麼溫度下，熔體的流動效能好，適合於加工生產，這就是制定生產工藝的科學依據。

圖2：不同剪下速率下溫度-總壓力降關係

在溫度不變的條件下，測量流動曲線隨剪下速率變化的關係，即可得到高分子材料的黏度隨剪下速率變化的關係。聚合物熔體多數是剪下變稀。透過得到流動曲線，可以選擇適合於生產加工的剪下速率。生產中一般是透過改變電機的轉數來改變聚合物熔體的剪下速率。

圖3：不同溫度下表觀剪下速率-基礎膨大

透過試驗資料，改變擠出成型工藝中的溫度、壓力、速度等引數，進而最大限度地消除擠出膨大。

德國高特福（GOTTFERT）公司是世界上最早研究開發毛細管流變的廠家，無論是在功能、質量、可靠性及市場份額等各個方面均為全球領先。高特福指定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效能，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。