纤维断裂对再生玻纤增强聚酰胺复合材料力学性能和环境足迹的影响

摘要整理

由于机械强度和耐久性优异，汽车工业越来越多地采用玻纤增强复合材料。然而，不断演变的环保法规要求集成再生材料，这带来了挑战，特别是纤维断裂问题会严重影响复合材料强度。本研究调查了不同玻纤含量（15%、30%、45%和60%）的聚酰胺复合材料经过回收后的力学性能变化和碳足迹。注射成型试样经过拉伸测试，评估了多个回收循环中纤维长度分布变化对力学性能的影响。研究发现，纤维断裂随着回收循环次数增加而加剧，导致拉伸强度和模量下降。复合材料的长纤维比例在第一次回收后下降至原来的一半。若假设所有纤维均断裂至临界长度以下，与所有纤维保持在临界阈值以上相比，PA6-GF15、PA6-GF30、PA6-GF45和PA6-GF60的强度分别下降18%、28%、68%和74%。尽管存在这些挑战，再生复合材料在特定汽车应用中仍保持可接受的结构完整性，凸显其潜在市场价值。在注射成型零件中使用再生材料可将碳足迹降低至30%，具体取决于纤维含量。尽管纤维含量增加会增加排放，但PA6-GF45在强度、模量和可持续性之间提供了最优平衡。本研究为优化纤维含量和回收循环次数提供了见解，以平衡环境影响和性能，从而支持汽车行业的清洁生产。

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