一文读懂碳纤维增强尼龙66复合材料

尼龙

Polyamide

尼龙是聚酰胺（PA）的俗称，是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂的总称,

包括脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺和芳香族聚酰胺。

作为五大工程塑料之首，尼龙在工业上有着极其广泛的应用，主要应用于.

孥领域。其中产量最大，应用最广

的是脂肪族聚酰胺，主要为。

尼龙66

Polyamide66

尼龙66(PA66)是由己二酸和己二胺缩聚而成，是聚酰胺的一类，分子式如图

o

CH2%NH

—(-CH2-/-J—c----NH

优点：

等优异性能。

缺点：耐热性和耐酸性较差，在干态和低温下抗冲击强度低，吸水率大影响制品

尺寸稳定性和电性能。

高性能纤维

Highperformancefibers

高性能纤维是指具有的化学纤维，因为它们具有特殊的物理结

构或化学结构体现出与具有传统纤维不具备的一些优良特性，如

其他性质。

•芳舱奸金(AF)・・好・«V)

・・京武兴奸雄(W)

•・对家母蕈并二««ip0・高如*・奸*(G»)

fftt(FBO)•■化■奸雄(SC)

・超身分子■■乙H：•软化*舒修(MOJ

轩HMUP>-Uiliiffl

碳纤维

CarbonFiber

碳纤维是由有机纤维经过碳化及石墨化而得到的

碳纤维的微观结构类似人造石墨(C原子层状排列)，是乱层石墨结构。

优点：

缺点：成本高、比较难浸润、透明性差，缺陷难检查等。

碳纤维根据原丝来源主要分为：

聚丙烯晴基碳纤维

沥青基碳纤维

黏胶基碳纤维

碳纤维复合材料是十分有用的结构材料，它不仅质轻、耐高温，而且有很高的拉伸强

度和弹性模量，是制造宇宙飞船、火箭、导弹、高速匕机以及大型客机等不可缺少的组成

材料。在交i字方面也都有广泛的应

用。

高性能复合材料制备工艺

PreparationProcessofHighPerformanceComposites

手糊成型

注塑成型

离心浇注成型

切断装置

拉挤成型

碳纤维增强尼龙66复合材料的制备

Preparationofcarbonfiberreinforcednylon66composites

原料：

尼龙66、碳纤维、硅烷偶联剂、增溶剂、其他助剂

药品名称纯度规格产地

尼龙66工飒平顶山神马集团

碳第ft工飒中”神鹰碳纤公司

硅烷偶联剂（KH-560）工飒盖州市恒达化工有限公司

增容剂0.9%自制

其它助剂工小市面销件

设备及仪器：

双螺杆挤出机、塑料注射成型机、电热鼓风干燥箱

工艺流程:

连续进纤

螺杆挤出机一、二、三、四、五区温度分别设定为250-252℃、265-267℃、270-272℃、

270-273℃>275-280℃,螺杆转速为200-400r/min.,入个,1工

（1束有12000根碳纤维）、2束和4束碳纤，切粒制成实验样品，对应的样品分别记

为PA66/CF-1#、PA66/CF-2#、PA66/CF-3#,

碳纤维增强尼龙66复合材料的性能测试

PerformanceTestofCarbonFiberReinforcedNylon66Composite

碳纤维含量对PA66/CF密度的影响

表1PA66及PA66/CF复合材料样品的密度

样品PA66PA66/CF-1#PA66/CF-2#PA66/CF-3#

密度/(g/cnP)1.1281.1611.1581.225

随着CF的含量的增加，PA66/Co这是因为,

与PA66的密度相比,CF的密度较大。

从表中的数据可以看出，PA66/CF复合材料的密度均低于1.3,不到钢密度(7.85)的

六分之一，达到了轻量化的目的，有利于节能降耗，使CF-PA66复合材料具有更为广阔

的应用空间。

碳纤维含量对PA66/CF结晶微观形貌的影响

(a)PA66(b)PA66/CF-1#(c)PA66/CF-2#(d)PA66/CF-3#

碳纤维均匀地分布在PA66基体中，并旦PA66晶体中呈现出球晶典型的十字消光图

像，而PA66/CF样品则没有呈现球晶形貌，这是因为CF的存响了PA66的结晶。

碳纤维含量对PA66/CF断面形貌的影响

(a)PA66(b)PA66/CF-1#(c)PA66/CF-2#(d)PA66/CF-3#

在PA66/CF复合材料中，PA66基体与碳纤维界面结合充分，尼龙66较好地包裹在

碳纤维的周围，由于白制的增容剂是反应型增溶剂，增溶剂中的马来酸酎与尼龙基体中

的胺基发生反应，所以，尼龙66基体与碳纤维能够更充分的结合在一起。从图中亦可

以看出，PA66断面较为平滑，而PA66/CF样品断裂表面极其粗糙，CF被拔出，表明复

合材料样品在受到外力作用时,V，该种断裂为韧

性断裂，因此，PA66/CF复合材料为韧性材料。

碳纤维含量对PA66/CF力学性能的影响

300

28014000

260

240

45瑞12000

4O

35

』10000

3O

般I8O8

25»16O

2O

妄I4O6

ISI2O

喘

IO4

2

2

CF含ItCF含*

随着CF含量的增加，PA66/CF复合材料的拉伸强度明显提高。当加入4束CF时•，

该PA66/CF复合材料拉伸强度达到200.2MPa,是纯PA66的拉伸强度的2.3倍。这是因

为，CF本身的拉伸强度为4900MPa,当PA66/CF复合材料受到张应力时，体系中的CF

主要起到承载外力的作用。

随着CF含量的增加，PA66/CF复合材料的弯曲强度和弯曲模量均大幅度提高。当加

入4束CF时，PA66/CF复合材料的弯曲强度为280.2MPa,弯曲模量达到最大值

13560.8MPa,而PA66的弯曲强度和弯曲模量只有89.9MPa和2932.IMPa,

复合材料弯曲强度与弯曲模量的影响显著。

结论

conclusion

1、PA66/CF复合材料的密度小于1.3,与钢的密度(7.85)相比，不到其密度的六分

之一，达到了轻量化的目的，有利于节能降耗。

2、PA66/CF复合材料体系中，CF的长度约为0.5〜0.7mm,PA66基体与碳纤•维界

面结合充分，尼龙66较