Стеклонаполненный полиамид КПС-30 в Минске

Стеклонаполненный полиамид КПС-30: конструкционный материал для высоконагруженных узлов

Стеклонаполненный полиамид КПС-30 — литьевой композиционный материал на основе полиамида-6 (ПА-6), армированный 30% рубленого стекловолокна. Введение стеклонаполнителя в полимерную матрицу обеспечивает существенное повышение прочностных и жесткостных характеристик по сравнению с ненаполненными полиамидами, что позволяет использовать КПС-30 для изготовления деталей, работающих под механической нагрузкой в условиях повышенных температур и агрессивных сред.

Технические характеристики и структура

Материал КПС-30 производится методом компаундирования — смешения гранулята полиамида-6 с рубленым стекловолокном диаметром 10–14 мкм и длиной 3–6 мм с последующей экструзией и грануляцией. Содержание стекловолокна составляет 30 2% по массе, что подтверждается методом озоления. Равномерное распределение армирующего наполнителя в объеме полимерной матрицы достигается за счет оптимизации режимов смешения и применения аппретирующих составов, обеспечивающих адгезию на границе раздела «полимер–волокно».

Ключевые физико-механические показатели КПС-30:

• предел прочности при растяжении — 120–140 МПа;
• модуль упругости при растяжении — 6000–8000 МПа;
• ударная вязкость по Шарпи (без надреза) — 35–45 кДж/м;
• теплостойкость по Вика (метод B, нагрузка 50 Н) — 200–210 C;
• водопоглощение за 24 ч (23 C, 50% влажности) — 0,8–1,2%.

Введение стекловолокна снижает коэффициент линейного термического расширения до 2,5–3,5 10 К, что приближает КПС-30 по размерной стабильности к металлическим материалам и позволяет применять его в узлах с сопряжением по посадкам с натягом.

Технология переработки и особенности литья

КПС-30 перерабатывается методом литья под давлением на стандартных термопластавтоматах с червячной пластикацией. Рекомендуемая температура расплава — 240–270 C, температура формы — 80–90 C. Перед переработкой гранулят подлежит сушке при 80–90 C в течение 3–4 часов до остаточной влажности не более 0,15%, поскольку наличие влаги в расплаве вызывает гидролитическую деструкцию полиамида и снижение механических свойств готовых изделий.

При конструировании оснастки необходимо учитывать повышенную усадку материала в направлении течения расплава (0,3–0,6%) и меньшую усадку в поперечном направлении (0,8–1,2%), что обусловлено ориентацией стекловолокна при заполнении формы. Для снижения анизотропии свойств рекомендуется использовать многогочечное литование и оптимизировать расположение литниковых каналов.

Применение в промышленности

Благодаря сочетанию высокой прочности, жесткости и теплостойкости КПС-30 востребован в узлах, где традиционно применялись цветные металлы и конструкционные стали. Материал эффективно работает в условиях циклических нагрузок, вибраций и контакта с углеводородными средами.

Типовые области использования КПС-30:

• автомобилестроение — впускные коллекторы, корпуса дроссельных заслонок, кронштейны, крышки клапанных механизмов;
• электротехника — корпусные детали коммутационных аппаратов, изоляционные элементы, катушки электромагнитов;
• насосостроение — рабочие колеса, направляющие аппараты, корпуса центробежных насосов для перекачки агрессивных жидкостей;
• производство бытовой техники — детали стиральных машин, посудомоечных агрегатов, работающие при повышенных температурах;
• сельскохозяйственное машиностроение — шестерни, подшипники скольжения, втулки, работающие в абразивной среде.

Эксплуатационные ограничения

КПС-30 сохраняет работоспособность при длительном нагреве до 120–130 C и кратковременно выдерживает температуру до 180 C. При температурах ниже –40 C материал становится хрупким, что ограничивает его применение в криогенных системах. Полиамидная матрица подвержена гидролизу при длительном контакте с горячей водой (выше 60 C) и водяным паром, поэтому для узлов, работающих в таких условиях, требуется дополнительная защита или выбор материала с иной полимерной основой.

Вопросы и ответы