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(shì)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(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出下，可以為駕駛者帶來(lái)更好的加速體驗(yàn)。

碳纖維增強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度和熱性能，碳纖維復(fù)合尼龍材料的強(qiáng)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(dòng)機(jī)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(jì)優(yōu)化的可能性，碳纖維增強(qiáng)尼龍同時(shí)具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

高含量的碳纖維會(huì)改變材料的流變特性，進(jìn)而影響其成型加工性能。在實(shí)際生產(chǎn)加工工藝中，通常會(huì)使用毛細(xì)管流變儀，研究碳纖維增強(qiáng)尼龍的流變行為，為后續(xù)注塑成型工藝設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。以下以40%含量的短切碳纖維增強(qiáng)尼龍為研究對(duì)象，利用毛細(xì)管流變儀進(jìn)行的流變?cè)囼?yàn)。

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(cè)量不同溫度時(shí)的流動(dòng)曲線，通過(guò)材料的黏度隨溫度的變化曲線，可以知道材料對(duì)溫度的敏感程度，流動(dòng)曲線隨溫度變化的曲線斜率越陡峭，說(shuō)明對(duì)溫度越敏感。尼龍是對(duì)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(dòng)性能好，適合于加工生產(chǎn)，這就是制定生產(chǎn)工藝的科學(xué)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(cè)量流動(dòng)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(guò)得到流動(dòng)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(guò)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)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(guò)試驗(yàn)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(jìn)而最大限度地消除擠出膨大。

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