Смешанные гранулы были обработаны методом литья под давлением в соответствии со стандартами ASTM, и отлитые в форму образцы были оценены по их механическим свойствам. Включение стекловолокна значительно улучшило механические характеристики композитов Нейлон-6. Кроме того, было исследовано влияние технологического крутящего момента путем сравнения высокого удельного крутящего момента в системе Mega 40 с более низким удельным крутящим моментом в Mega 50 при сохранении постоянной производительности в 450 кг /ч.

Дисперсию волокон и морфологию поверхности раздела волокно–
матрица разработанных композитов проанализировали с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), что дополнительно подтвердило результаты механических испытаний.

Полимерные композиты, армированные стекловолокном, широко используются для улучшения механических свойств, таких как прочность на растяжение, изгиб и ударопрочность. На эксплуатационные характеристики этих композитов сильное влияние оказывает степень диспергирования волокон, их распределение и ориентация, достигаемые при компаундировании из расплава. Эти параметры, в свою очередь, сильно зависят от шнековых смесительных элементов и технологических условий, используемых при экструзии.
Нейлон-6 — это полукристаллический технический полимер, известный своей высокой химической стойкостью, превосходными механическими характеристиками, включая высокую прочность и стойкость к истиранию, и умеренной технологичностью. Эти характеристики делают нейлон-6 подходящим кандидатом для армирования стекловолокном для
получения высокоэффективных инженерных термопластичных композитов.

Современные проблемы процесса экструзии композитов Нейлон-6/стекловолокно
Обработка нейлона-6, армированного стекловолокном, при экструзии сопряжена с рядом проблем, которые могут отрицательно сказаться на конечных характеристиках композита.
Основные проблемы, возникающие при обычной двухшнековой экструзии, включают:

• Истирание волокна из-за высокого сдвига:

Более высокие частоты вращения шнека и увеличенные скорости сдвига приводят к чрезмерному обрыву волокна, уменьшению соотношения сторон волокна и, следовательно, к снижению механической прочности.

• Повышенная вязкость расплава при более высокой загрузке стекловолокна: С увеличением процента армирования вязкость расплава значительно возрастает, что приводит к ухудшению характеристик текучести и дополнительным затратам энергии при обработке.
• Недостаточное смачивание волокнистой матрицы: Плохое межфазное соединение нейлона-6 и стекловолокна приводит к вытягиванию волокон, шероховатости поверхности и образованию пустот в композитных гранулах.

Композиты нейлон-6, армированные стекловолокном с содержанием 30 мас. %, обрабатывали с помощью двухшнековых экструдеров Mega 40 и Mega 50 при различных условиях крутящего момента, а полученные гранулы подвергали литью под давлением и оценивали механические
свойства. Систематически изучалось влияние конфигурации шнека — стандартных месильных элементов, зубчатых смесительных элементов и элементов технологии дробной геометрии (FGT).

Основные выводы заключаются в следующем:

• Композиты, обработанные с использованием элементов FGT в экструдере Mega 40 продемонстрировали высочайшие механические характеристики с пределом прочности при растяжении 179 МПа, модулем упругости при изгибе 9,49 ГПа и ударной вязкостью 12,8 кДж/м2, превосходя образцы, обработанные стандартными месильными и зубчатыми смесительными элементами с производительностью 400 кг / ч.
• Экструдер Mega 40 с более высоким удельным крутящим моментом продемонстрировал меньший выброс углекислого газа и более высокую производительность по сравнению с экструдером Mega 50 с более низким удельным крутящим моментом, что свидетельствует о повышении эффективности процесса.
• Анализ SEM подтвердил превосходное межфазное сцепление, равномерное распределение волокон, отсутствие пустот и минимальное вытягивание волокон в композитах, обработанных FGT, что подтверждает улучшенные механические свойства.