碳纖維增強尼龍66復合材料
尼龍
Polyamide
尼龍是聚酰胺（PA）的俗稱，是分子主鏈上含有重復酰胺基團的熱塑性樹脂的總稱，包括脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺和芳香族聚酰胺。
作為五大工程塑料之首，尼龍在工業上有著極其廣泛的應用，主要應用于汽車部件、機械部件、電子電器、化妝品、膠粘劑以及包裝材料等領域。其中產量最大，應用最廣的是脂肪族聚酰胺，主要為尼龍66和尼龍6。
尼龍66
Polyamide 66
尼龍66（PA66）是由己二酸和己二胺縮聚而成，是聚酰胺的一類，分子式如圖
優點：高強、耐腐蝕、耐磨性好的特點，而且具有自潤滑性，阻燃性，無毒環保等優異性能。
缺點：耐熱性和耐酸性較差，在干態和低溫下抗沖擊強度低，吸水率大影響制品尺寸穩定性和電性能。
高性能纖維
High performance fibers
高性能纖維是指具有高承載力、高耐久性的化學纖維，因為它們具有特殊的物理結構或化學結構體現出與具有傳統纖維不具備的一些優良特性，如耐高溫性，耐腐蝕性，阻燃性等其他性質。
碳纖維
Carbon Fiber
碳纖維是由有機纖維經過碳化及石墨化而得到的含碳量高于90%的無機高分子材料。
碳纖維的微觀結構類似人造石墨（C原子層狀排列），是亂層石墨結構。
優點：質量輕、高強度、高模量、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗疲勞、導電、導熱等。
缺點：成本高、比較難浸潤、透明性差，缺陷難檢查等。
碳纖維根據原絲來源主要分為：
聚丙烯腈基碳纖維
瀝青基碳纖維
黏膠基碳纖維
碳纖維復合材料是十分有用的結構材料，它不僅質輕、耐高溫,而且有很高的拉伸強度和彈性模量,是制造宇宙飛船、火箭、導彈、高速飛機以及大型客機等不可缺少的組成材料。在交通運輸、化工、冶金、建筑等工業部門以及體育器材等方面也都有廣泛的應用。
高性能復合材料制備工藝
Preparation Process of High Performance Composites
手糊成型
袋壓成型
離心澆注成型
碳纖維增強尼龍66復合材料的制備
Preparation of carbon fiber reinforced nylon 66 composites
原料：
尼龍66、碳纖維、硅烷偶聯劑、增溶劑、其他助劑
設備及儀器：
雙螺桿擠出機、塑料注射成型機、電熱鼓風干燥箱
工藝流程：
螺桿擠出機一、二、三、四、五區溫度分別設定為250-252℃、265-267℃、270-272℃、270-273℃、275-280℃，螺桿轉速為200-400r/min.，在合適的喂纖口分別加入包含1束（1束有12000根碳纖維）、2束和4束碳纖，切粒制成實驗樣品，對應的樣品分別記為PA66/CF-1#、PA66/CF-2#、PA66/CF-3#。
碳纖維增強尼龍66復合材料的性能測試
Performance Test of Carbon Fiber Reinforced Nylon 66 Composite
碳纖維含量對PA66/CF密度的影響
隨著CF的含量的增加，PA66/CF復合材料的密度呈小幅度增大趨勢。這是因為，與PA66的密度相比，CF的密度較大。
從表中的數據可以看出，PA66/CF復合材料的密度均低于1.3，不到鋼密度(7.85)的六分之一，達到了輕量化的目的，有利于節能降耗，使CF-PA66復合材料具有更為廣闊的應用空間。
碳纖維含量對PA66/CF結晶微觀形貌的影響
碳纖維均勻地分布在PA66基體中，并且PA66晶體中呈現出球晶典型的十字消光圖像，而PA66/CF樣品則沒有呈現球晶形貌，這是因為CF的存在影響了PA66的結晶。
碳纖維含量對PA66/CF斷面形貌的影響
在PA66/CF復合材料中，PA66基體與碳纖維界面結合充分，尼龍66較好地包裹在碳纖維的周圍，由于自制的增容劑是反應型增溶劑，增溶劑中的馬來酸酐與尼龍基體中的胺基發生反應，所以，尼龍66基體與碳纖維能夠更充分的結合在一起。從圖中還可以看出，PA66斷面較為平滑，而PA66/CF樣品斷裂表面極其粗糙，CF被拔出，表明復合材料樣品在受到外力作用時，體系中的CF起到良好的承擔載荷作用，該種斷裂為韌性斷裂，因此，PA66/CF復合材料為韌性材料。
碳纖維含量對PA66/CF力學性能的影響
隨著CF含量的增加，PA66/CF復合材料的拉伸強度明顯提高。當加入4束CF時，該PA66/CF復合材料拉伸強度達到200.2MPa，是純PA66的拉伸強度的2.3倍。這是因為，CF 本身的拉伸強度為4900MPa，當PA66/CF復合材料受到張應力時，體系中的CF主要起到承載外力的作用。
隨著CF含量的增加，PA66/CF復合材料的彎曲強度和彎曲模量均大幅度提高。當加入4束CF時，PA66/CF復合材料的彎曲強度為280.2MPa，彎曲模量達到最大值13560.8MPa，而PA66的彎曲強度和彎曲模量只有89.9MPa和2932.1MPa，表明碳纖對復合材料彎曲強度與彎曲模量的影響顯著。
結論
conclusion
1、PA66/CF復合材料的密度小于1.3，與鋼的密度(7.85)相比，不到其密度的六分之一，達到了輕量化的目的，有利于節能降耗。
2、PA66/CF復合材料體系中，CF的長度約為0.5～0.7mm，PA66基體與碳纖維界面結合充分，尼龍66較好地包裹在碳纖維的周圍，PA66/CF樣品斷裂表面較為粗糙，PA66/CF復合材料為韌性材料。
3、與PA66相比，PA66/CF復合材料力學性能均有大幅度提高。當加入4束CF時，PA66/CF 拉伸強度達到200.2MPa，比尼龍66原樣約提高了130%，斷裂伸長率3.3%;彎曲強度達到280.2MPa，比PA66約提高了211%，彎曲模量達到了13560.8MPa，比PA66約提高了362%。
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