碳纤维增强尼龙复合材料的研究

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PACF复合材料研究

• 图2（a），它不能观察到碳纤维被拔出的影响。它表明，纤维基材间的剥离被抑制，那些剥离会导致早期的损伤积累从而引起材料断裂。在图2（b）代表断裂区域，它是可以清楚看到在碳纤维表面的粘附着高分子。这体现了基体和碳纤维间好的黏着能力以及在纤维界面断裂时成功的黏附。它可以使复合材料受到拉伸应力时，CF有效地承担应力，从而增强PA6基体的力学性能。
PA66
R118
PA11
R108
PA12
R105
PA610
R116
聚酰亚胺
E78
---
泰伯磨耗(CS-17)
热变形温度 (18.6kg/cm2)
D648
mg/103
周期
6
63
8
70
5
50-60
5
50-60
4
60
260
℃
线膨胀系数
UL长期耐热性 (带冲性)
D696
×10-5 /℃
℃
8.5
105
8.5
在潮湿环境中保持其物理性质的能力
• 将标准样品分为两分：一部分在80℃的真空炉中干燥8h，另一部分在室温下在潮湿的环境中放置一个星期。结果表明：水分的吸收导致基体由于增塑作用和降解作用引起的物理特性的变化，也破坏了微观结构的完整性。材料受基体影响的物理性质主要有拉伸强度、拉伸模量和抗冲击能力。但是与单一的PA6材料相比，碳纤维增强的PA6在潮湿环境中保持其物理性能的能力已经有了很大提高，原因可能是碳纤维与基体之间强的结合力改善了微观结构的完整性，减少了水渗入的重要路径----微裂纹。
PA/CF复合材料研究
碳纤维简介
PA的 PA/CF
简介

尼龙_碳纳米管复合材料研究进展

基金项目:河南省教育厅自然科学基金项目(200510459101);作者简介:李中原(1971-),男,博士研究生;3通讯联系人:E 2mail :zhucs @.尼龙Π碳纳米管复合材料研究进展李中原,刘文涛,许书珍,何素芹3,朱诚身3(郑州大学材料科学与工程学院　郑州　450052) 摘要:碳纳米管(C NTs )由于其独特的结构,较高的长径比,较大的比表面积,且具有超强的力学性能和良好的导热性,已经证明是塑料的非常优异的导电填料,聚合物基碳纳米管复合材料可望应用于材料领域的多个方面,尤其在汽车、飞机及其它飞行器的制造等军事和商业应用上带来革命性的突破。

本文介绍了碳纳米管的结构形态和碳纳米管的制备、纯化、修饰方法及聚合物基碳纳米管复合材料的制备、性能,并综述了近几年来尼龙Π碳纳米管复合材料的研究进展及应用前景。

关键词:碳纳米管;尼龙;复合材料引言聚酰胺具有优良的机械性能、耐磨性、耐酸碱性、自润滑性等优点,居于五大工程塑料之首,被广泛用作注射及挤出成型材料,主要用于在机械、仪器仪表、汽车、纺织等方面,并将在轴承、齿轮、风扇叶片、汽车部件、医疗器材、油管、油箱、电子电器制品的制造方面发挥重要作用,尤其是作为汽车零部件及电器元件。

由于酰胺极性基团存在极易吸水、尺寸稳定性差等缺点,使其应用受到了很大限制[1]。

纳米复合材料是近年来发展十分迅速的一种新兴复合材料,被认为是21世纪最有发展前途的材料,已成为材料学、物理学、化学、现代仪器学等多学科领域研究的热点。

热塑性塑料基纳米复合材料是研究最早、最多、应用最广的材料,聚合物Π蒙脱土纳米复合材料目前有的已实现了产业化[2]。

碳纳米管由于其独特的结构、奇异的性能和潜在的应用价值,在理论上是复合材料理想的增强材料。

近年来聚合物Π碳纳米管复合材料的研究已成为纳米科学研究中的一个新热点。

碳纳米管的发现可以追溯到1985年C 60[3]的发现,1991年日本学者Iijima [4]在对电弧放电后的石墨棒进行显微观察时发现阳极上形成了圆柱状沉积,沉积主要由柱状排列的平行的中空管状物形成,管状物的直径一般在几个到几十个纳米之间,而管壁厚度仅为几个纳米,故称之为碳纳米管C NTs (carbon nanotubes ),并在自然杂志上发表。

短切碳纤维增强尼龙66复合材料研究进展

ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬ ａｎｄｅｘｐａｎｄｅｄａｂｒｏａｄｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐａｃｅｆｏｒｎｙｌｏｎｉｎｈｉｇｈ￣ｔｅｃｈｆｉｅｌｄ. Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎꎬ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ / ｎｙｌｏｎ６６ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄꎬ ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄꎬ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇａ
对ＰＡ６６的共聚、共混及填充改性研究成为热点ꎬ 其
中ꎬ 在ＰＡ６６中填充玻璃纤维 ( ＧＦ) 、碳纤维 ( ＣＦ)
玻纤增强的复合材料相比ꎬ 各方面性能也都有大幅度
提高 [５－６] ꎮ 由于研究起步早ꎬ 日本和美国已经在发挥
复合材料的使用价值方面取得了很大进展ꎬ ＣＦ / ＰＡ６６
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣＦ / ＰＡ６６ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒꎻ ＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎꎻ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎻ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｙ
６６ ( ＰＡ６６) 是尼龙的主要品种ꎬ 耐热性和耐磨性远
属ꎬ 但优异的加工性能和低成本优势使之常常在工业
中取代金属材料ꎬ 并且已经成为当今使用量最大的工
料的增强材料 [３] ꎮ 轻便耐用的通信卫星、大型喷气
低密度下的高强度和高刚性 [４] ꎮ
目前ꎬ 碳纤维增强尼龙６６复合材料 ( ＣＦ /

碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展

碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展随着科技的不断进步和人类对材料性能的不断追求，碳纤维增强聚合物基复合材料正在成为重要的研究领域。

这种材料的优越性能得到了广泛认可，它具有轻质、高强、高刚性、抗腐蚀、耐高温等优点，越来越多的领域都在积极研究和应用它。

在本文中，我们将探讨碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展。

1. 碳纤维增强聚合物基复合材料的性能和特点碳纤维增强聚合物基复合材料的最明显特点就是它的轻量化，其密度只有金属的1/4到1/5，但是强度却可以接近或者超过一些金属。

同时，它还具有超强的耐高温性能，能够在高温环境下稳定工作，这在军工、航空等领域具有重要的应用前景。

另外，与传统材料相比，碳纤维增强聚合物基复合材料还具有优异的防腐蚀性能和良好的抗疲劳性能等特点，可以应用在海洋、建筑等领域。

2. 碳纤维增强聚合物基复合材料的制备方法碳纤维增强聚合物基复合材料的制备方法多种多样，其中常用的有手工层叠法、自动层叠法、预浸法和纺丝法等。

手工层叠法是最基础的制备方法，需要手动将碳纤维和树脂搭配层叠，此方法有着简单明了、适用范围广等优点。

自动层叠法是在手工层叠法的基础上进行改进的方法。

它采用机器自动进行层叠，它的优点在于生产效率高，批量生产更为便利。

预浸法是将树脂和碳纤维一起预浸泡，然后在模具中形成复合材料，这种方法制备出来的复合材料质量优良，但价格较高。

纺丝法是将树脂和碳纤维混合，并通过纺织机器将其纺织成所需形状的复合材料，该方法适用于少量高性能需求的制品。

3. 碳纤维增强聚合物基复合材料的应用领域碳纤维增强聚合物基复合材料的应用领域非常广泛，下面我们简单介绍几个：（1）航空航天领域：碳纤维增强聚合物基复合材料本身就具有轻质高强的特点，其中70%以上的航空航天结构部件已经应用了该材料。

（2）汽车工业领域：随着汽车工业向环保、节能、安全的方向发展，碳纤维增强聚合物基复合材料在汽车制造领域也越来越受到重视。

（3）体育用品领域：在体育用品领域，碳纤维增强聚合物基复合材料也有广泛的应用，例如滑雪板、高尔夫球杆等。

碳纤维增强

碳纤维增强复合材料研究高分子071蒋璠晖目前，碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用碳纤维是一种纤维状碳材料。

它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。

用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧，而且消耗动力少，推力大，噪音小；用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的储存量和运算速度；用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节约大量的燃料。

目前，人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维，只能采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中含碳量在90%以上。

由于碳的单质在高温下不能熔化（在3800K以上升华），而在各种溶剂中都不溶解，所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。

碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。

目前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。

碳纤维有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数），一般仅约为19克；拉力高达300KG/MM2；还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。

目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。

改性处理：碳纤维增强树脂基复合材料CFRP由于具有密度小、比强度高、比模量高、热膨胀系数小等一系列优异特性,在航天器结构上已得到广泛的应用。

碳纤维表面惰性大、表面能低,缺乏有化学活性的官能团,反应活性低,与基体的粘结性差,界面中存在较多的缺陷,直接影响了复合材料的力学性能,限制了碳纤维高性能的发挥。

为了改善界面性能,充分利用界面效应的有利因素,可以通过对碳纤维进行表面改性的办法来提高其对基体的浸润性和粘结性。

国内外对碳纤维表面改性的研究进行得十分活跃,主要有氧化处理、涂覆处理、等离子体处理法等, 经表面改性后的碳纤维,其复合材料层间剪切强度有显著提高。

碳纤维复合材料应用研究报告

碳纤维复合材料应用研究报告摘要：碳纤维复合材料是一种具有轻量化、高强度、高刚度、耐腐蚀等特点的先进材料。

本文通过对碳纤维复合材料的研究和应用进行综述，详细介绍了碳纤维复合材料在航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域的应用情况，并对其未来的发展进行了展望。

引言：碳纤维复合材料是指将碳纤维与树脂、金属等载体复合而成的新型复合材料。

由于其具有高比强度、高比刚度、低比重、耐腐蚀等特点，使其得到了广泛的应用。

一、碳纤维复合材料在航空航天领域的应用1.1碳纤维复合材料在飞机结构中的应用由于碳纤维复合材料具有轻量化的特点，可以有效减轻飞机的重量，在提高飞机综合性能的同时还能减少燃油消耗。

因此，碳纤维复合材料被广泛应用于飞机的机身结构、机翼和尾翼等部件中。

1.2碳纤维复合材料在航天器结构中的应用二、碳纤维复合材料在汽车领域的应用2.1碳纤维复合材料在汽车车身中的应用汽车行业对于轻量化的要求越来越高，而碳纤维复合材料正是实现轻量化的理想选择。

碳纤维复合材料可以减轻车身重量，提高汽车的燃油经济性，并且具有较强的抗冲击性能和安全性能。

2.2碳纤维复合材料在汽车悬挂系统中的应用汽车悬挂系统的重量直接影响着汽车的操控性和行驶稳定性。

采用碳纤维复合材料制造悬挂系统可以降低悬挂系统的重量，提高汽车的操控性能和行驶稳定性。

三、碳纤维复合材料在建筑领域的应用3.1碳纤维复合材料在建筑结构中的应用3.2碳纤维复合材料在建筑装饰中的应用由于碳纤维复合材料具有很高的强度和刚度，可以用于制作建筑装饰中的墙板、地板等部件，使建筑物更加美观、耐用。

四、碳纤维复合材料在体育器材领域的应用展望：碳纤维复合材料具有广阔的应用前景。

随着科技的进步和碳纤维复合材料制造技术的发展，其应用领域将会越来越广泛。

同时，随着碳纤维复合材料的不断成熟和降低成本，其在各个领域的应用会越来越普及。

结论：碳纤维复合材料作为一种先进材料，具有轻量化、高强度、高刚度、耐腐蚀等特点，在航空航天、汽车、建筑和体育器材等领域得到了广泛的应用。

石墨烯增强尼龙6纤维的研究

石墨烯增强尼龙6纤维的研究一、本文概述随着科技的不断进步和新型材料的持续研发，石墨烯作为一种新兴的碳纳米材料，在多个领域都展现出了其独特的优势和应用潜力。

特别是当石墨烯与尼龙6纤维结合时，形成的石墨烯增强尼龙6纤维，不仅在力学性能、热稳定性、导电性等方面有所提升，还进一步拓宽了尼龙6纤维的应用范围。

本文旨在深入探讨石墨烯增强尼龙6纤维的制备工艺、性能表征以及潜在应用，以期为相关领域的研究和发展提供有益的参考和借鉴。

本文将首先介绍石墨烯和尼龙6纤维的基本特性，阐述二者结合的必要性和可能性。

接着，重点介绍石墨烯增强尼龙6纤维的制备方法，包括溶液共混法、熔融共混法、原位聚合法等，并对比分析各种方法的优缺点。

随后，通过对石墨烯增强尼龙6纤维的力学性能、热稳定性、导电性等方面的测试和分析，全面评估其性能表现。

还将探讨石墨烯增强尼龙6纤维在航空航天、汽车制造、电子信息、体育用品等领域的应用前景。

本文还将对石墨烯增强尼龙6纤维的研究现状进行总结，分析其面临的挑战和未来的发展趋势，以期为推动该领域的研究和发展提供有益的启示和思考。

二、石墨烯的制备与表征石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维蜂窝状结构的纳米材料，因其优异的物理、化学和机械性能，在复合材料领域具有广泛的应用前景。

为了充分理解石墨烯对尼龙6纤维的增强效果，本研究首先对其制备和表征进行了详细探讨。

石墨烯的制备采用化学气相沉积法（CVD）。

在反应炉中放入镍箔作为催化剂，然后通入甲烷和氢气作为反应气体。

在高温下，甲烷分解的碳原子在镍箔表面形成单层石墨烯。

随着反应的进行，石墨烯在镍箔表面逐渐生长，形成连续且均匀的石墨烯薄膜。

待反应完成后，通过化学刻蚀法将石墨烯从镍箔上分离，得到自由悬浮的石墨烯。

为了确认石墨烯的形貌和结构，本研究采用了多种表征手段。

通过扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察石墨烯的微观形貌和厚度。

利用拉曼光谱（Raman spectroscopy）分析石墨烯的结构和层数。

碳纤维增强PA66复合材料新工艺的开发

碳纤维增强PA66复合材料新工艺的开发摘要：传统工艺碳纤维增加PA66复合材料批次间有差异、产品理化性能不稳定、工艺能耗高，而本生产工艺工序简洁，能耗少，成本低，生产效率高。

关键词：碳纤维增强尼龙66复合材料力学性能尼龙66本身虽是性能优异的工程塑料，但吸湿性大，制品尺寸稳定性差，强度与硬度也远远不如金属，为了克服这些缺点，早在七十年代以前，人们就采用碳纤维或其它品种的纤维进行增强以改善其性能。

用碳纤维增强尼龙材料近年来发展很快，因为尼龙和碳纤维都是工程塑料领域性能优异的材料，二者复合综合体现了各自的优点，强度与刚性比未增强的尼龙高很多，蠕变小，尺寸精度好，热稳定性显著提高，耐磨，阻尼性优良，与玻纤增强相比有更好的性能[1，2]。

碳纤维增强尼龙66复合材料制备的传统工艺一般都是将经过处理的碳纤维与尼龙66原生粒经螺杆进行挤出造粒，然后再通过二次加工型（注塑成型、层压成型等）制得所需产品[3]。

传统工艺中的造粒过程都是采用分批进料（尼龙66粒子和碳纤维），批次差异无法克服，直接导致产品质量不均匀，物性指标低；又因传统工程塑料改性加工技术的原料为颗粒状，改性生产必须经过将固态转化为熔融态的再熔融过程，能耗及生产成本相对较高，同时再熔融过程为高温降解过程，产品理化性能必然会受到影响，降低产品质量。

而本生产工艺是在尼龙66聚合的过程中加入碳纤维，有效降低尼龙66在二次熔融的过程高温氧化的风险，生产工序简洁，能耗少，成本低。

一、实验部分1.实验仪器与试剂尼龙66盐溶液，为工业级，自制；抗氧化剂，分析纯，科莱恩化工；光稳定剂，分析纯，科莱恩化工；碳纤维，工业级，上海英嘉特种纤维材料有限公司。

真空干燥箱，DZX-3型（6020B），上海福玛试验设备有限公司；万能试验机，CMT4204型，美特斯工业系统（中国）有限公司；万能制样机，WZY—240，承德科承试验机公司；塑料摆锤冲击试验机，ZBC1251-B型，美特斯工业系统（中国）有限公司。

碳纤维复合材料的研究与应用

碳纤维复合材料的研究与应用论文导读：综合以上特点，碳纤维增强塑料（CFRP）在建筑结构中具有突出的应用优势。

从以上CFRP材料的综合特性分析，CFRP材料适合作为土木工程领域桥梁结构的受拉或预应力受弯构件，特别在应用于纯受拉构件时，材料自身的优势可以得到最大限度的发挥，这也在工程实践中得到了证明CFRP增强塑料是指预浸料碳纤维(CF)，其物理力学性能指标包括抗拉强度、弹性模量、延伸率等，在施工性和使用耐久性方面包括密度、浸透性、均匀度、耐腐蚀性等指标要求。

CFRP加固修补混凝土结构是兴起于欧美和日本等发达国家的一项新技术，在我国起步较晚，但最近几年我国对CFRP 加固修补混凝土结构技术的系统研究呈现不断发展的趋势，而且已经取得了实质性成果。

关键词：混凝土结构加固，CFRP，研究，应用1. CFRP 增强塑料的特点与性能研究碳纤维是一种高性能纤维，在建筑结构中的使用量最大。

论文参考网。

在保护气氛中的有机纤维在施加张力牵引下，经过热处理碳化而成为含碳量90%以上的碳纤维。

在混凝土结构的加固补强中，碳纤维片材作为碳纤维增强塑料的一种使用较多。

我国土木工程领域多使用日本生产的碳纤维片，这种材料包括单向片、单向预浸片、单向织布、双向织布等多种形式。

与普通建筑钢材相比，碳纤维增强塑料具有如下特点：顺纤维方向抗拉强度远大于普通钢筋；均匀性与钢材相比较差，各向异性；重量轻, 密度约为钢材的1/5，便于施工安装；耐久性好；抗腐蚀性能好，除了强氧化剂外，一般如浓盐酸、30% 的硫酸、碱等对其均不起作用；热膨胀系数低；应力-应变曲线呈线性分布；减震性能好，其自振频率很高，可避免早期共振，且内阻很大，若发生激振，衰减快；材料柔软，产品形状几乎不受限制，还可以任意着色，将结构形式和材料美学统一起来；非磁性。

综合以上特点，碳纤维增强塑料（CFRP）在建筑结构中具有突出的应用优势。

从以上CFRP 材料的综合特性分析，CFRP材料适合作为土木工程领域桥梁结构的受拉或预应力受弯构件，特别在应用于纯受拉构件时，材料自身的优势可以得到最大限度的发挥，这也在工程实践中得到了证明CFRP 增强塑料是指预浸料碳纤维(CF)，其物理力学性能指标包括抗拉强度、弹性模量、延伸率等，在施工性和使用耐久性方面包括密度、浸透性、均匀度、耐腐蚀性等指标要求。

碳纤维复合材料调研报告

碳纤维复合材料调研报告碳纤维复合材料是一种重要的新型材料，具有高机械性能、低密度和良好的耐腐蚀性能等优点。

该材料已广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。

本文主要对碳纤维复合材料的制备、性能表现和应用领域进行了探讨，并对其未来的发展趋势进行了分析。

碳纤维复合材料的制备技术主要包括手工层压、自动化层压、注塑成型、纺织法、树脂浸渍法等多种工艺。

手工层压是一种传统的制备方法，其优点是成本低、成型灵活性好，但是其制备效率和一致性较低。

自动化层压是一种高效的制备方法，但其成本较高。

注塑成型技术可以制备复杂的形状和结构，但是成本也较高。

纺织法是一种比较常见的制备方法，用该方法制备的碳纤维组织结构均匀且稳定，但是其成型灵活性不如手工层压。

树脂浸渍法是制备复合材料的常见方法之一，其生产周期短，但需要控制好树脂浸渍的时间、温度、压力等参数，以保证制品质量。

二、碳纤维复合材料的性能表现碳纤维复合材料具有高机械性能、低密度和良好的耐腐蚀性能等优点。

为了更好地了解碳纤维复合材料的性能表现，本节将从其力学性能、导热性能和密度等方面进行分析。

1.力学性能碳纤维复合材料在强度和刚度方面表现出色，常用的强度指标有抗拉强度、抗压强度、弯曲强度等。

由于其性能表现优异，碳纤维复合材料已广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。

2.导热性能碳纤维复合材料的导热性能比较优良，其热导率和热膨胀系数与钢铁相当。

由于其导热性能稳定，碳纤维复合材料被广泛应用于高温环境下的工作场合。

3.密度碳纤维复合材料的密度远低于普通的金属材料，例如钢铁等，其密度约为钢铁的1/5。

由于其密度远低于普通金属材料，碳纤维复合材料具有重量轻、热膨胀系数低等特点，因此被广泛应用于高速运动领域。

1.航空航天领域碳纤维复合材料在航空航天领域的应用较为广泛，例如制作机翼、负载桁架、座椅结构等。

由于其性能表现优秀，因此能够极大地缩减飞机的自重，从而降低油耗和环境污染。

2.汽车领域碳纤维复合材料在汽车领域的应用也较为广泛，例如制作轮毂、车身和悬挂系统等。