碳纖維增強(qiáng)尼龍介紹:
尼龍作為一種極為重要的熱塑性工程塑料,自上世紀(jì)5O年代美國杜邦公司工業(yè)化生產(chǎn)以來,已有五十年的發(fā)展歷史,目前位居工程塑料之首。
尼龍本身是性能優(yōu)異的工程塑料,但吸濕性大,制品尺寸穩(wěn)定性差.強(qiáng)度與硬度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如金屬。為了克服這些缺點,早在70年代以前。人們就采用碳纖維或其它品種的纖維進(jìn)行增強(qiáng)以改善其性能。
碳纖維增強(qiáng)尼龍近年來發(fā)展很快,因為尼龍和碳纖維都是工程塑料領(lǐng)域性能優(yōu)異的材料,其復(fù)臺材料綜臺體現(xiàn)了二者的優(yōu)越性,如強(qiáng)度與剛性比未增強(qiáng)的尼龍高很多,高溫蠕變小,熱穩(wěn)定性顯著提高了,尺寸精度好,耐磨。阻尼性優(yōu)良,與玻纖增強(qiáng)相比有更好的性能。
因而碳纖維增強(qiáng)尼龍(CF/PA)復(fù)合材料近年來發(fā)展很快。目前國內(nèi)外CF/PA復(fù)合材料主要是以短切或長碳纖維增強(qiáng)PA6、PA66等基體。
鎮(zhèn)江遠(yuǎn)東實業(yè)有限公司座落在風(fēng)景秀麗、全國百強(qiáng)工業(yè)鎮(zhèn)—揚(yáng)中市新壩鎮(zhèn),經(jīng)我公司研發(fā)人員研制的碳纖維增強(qiáng)尼龍,規(guī)格50*28.8*17、80*39.5*12.5、100*39.5*12.5等,我公司產(chǎn)品已廣泛用于高速鐵路,B型會流排定位線夾整體、C型線夾底座、B型線夾底座等組合件的配套使用。

碳纖維增強(qiáng)尼龍?zhí)攸c:
碳纖維增強(qiáng)尼龍具有質(zhì)輕、拉伸強(qiáng)度高、耐磨損、耐腐蝕、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱等特點,與玻璃纖維相比,模量高3~5倍,因而是一種獲得高剛性和高強(qiáng)度尼龍材料的優(yōu)良增強(qiáng)材料。碳纖維復(fù)合材料可分為長(連續(xù))纖維增強(qiáng)和短纖維增強(qiáng)兩大類。纖維長度可從300~400m 到幾個毫米不等。過去10年中,人們在改進(jìn)不同種類的碳纖維復(fù)合材料加工方法和性能方面投入了大量的研究。從預(yù)浸樹脂到模塑法加工,從短纖維摻混塑料注射加工到層壓成型,在碳纖維復(fù)合材料及制品制作方面積累了很多成功的經(jīng)驗。目前普遍認(rèn)為,長(連續(xù))纖維有高強(qiáng)、高韌方面的優(yōu)越性,短切纖維有加工性好的特點。因此,長碳纖維復(fù)合材料在加工上完善成型工藝、短碳纖維復(fù)合材料進(jìn)一步提高力學(xué)性能是碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的方向。
根據(jù)碳纖維長度、表面處理方式及用量的不同,還可以制備綜合性能優(yōu)異、導(dǎo)電性能各異的導(dǎo)電材料,如抗靜電材料、電磁屏蔽材料、面狀發(fā)熱體材料、電極材料等。碳纖維增強(qiáng)尼龍材料近年來發(fā)展很快,因為尼龍和碳纖維都是各自領(lǐng)域性能優(yōu)異的材料,其復(fù)合材料綜合體現(xiàn)了二者的優(yōu)越性,強(qiáng)度與剛性比未增強(qiáng)的尼龍高很多,高溫蠕變小,熱穩(wěn)定性顯著提高,尺寸精度好,耐磨,阻尼性優(yōu)良,與玻纖增強(qiáng)尼龍相比有更好的綜合性能。
復(fù)合材料的力學(xué)性能主要與基礎(chǔ)樹脂、增強(qiáng)纖維性質(zhì)、纖維與樹脂界面的結(jié)合程度、成型擠出工藝、增強(qiáng)纖維的長度及分布狀態(tài)有關(guān)。要想得到高強(qiáng)度的碳纖維增強(qiáng)PA66,應(yīng)盡量使碳纖維保持較大的長徑比,在螺桿組合得當(dāng)?shù)那闆r下,保證碳纖維在一定的長度是有可能的,一般長度分布在0.2~0.3mm大長度在0.5mm。
碳纖維增強(qiáng)尼龍與玻璃纖維增強(qiáng)尼龍有很大差異。碳纖維不耐剪切,在螺桿組合設(shè)計上要保證剪切力適當(dāng),使纖維長度在要求的尺寸范圍內(nèi)。在熔融區(qū)要保證尼龍充分熔融,在捏合區(qū)要適當(dāng)減少捏合元件,以保證碳纖維有一定的長度,才能產(chǎn)生較好的增強(qiáng)效果。在雙螺桿擠出中,在保證碳纖維在尼龍基體中分散良好的前提下,應(yīng)盡可能保證碳纖維有較大的長徑比,以大限度地發(fā)揮碳纖維的增強(qiáng)作用。
碳纖維增強(qiáng)尼龍是綜合性能很全面的材料之一,其價格也較為昂貴。使用碳纖維增強(qiáng)尼龍,在提高尼龍的多項性能的同時,也使得制成品的成本及加工難度相應(yīng)提高。
碳纖維增強(qiáng)尼龍應(yīng)用:
碳纖維增強(qiáng)尼龍具備了代替金屬的優(yōu)異性能,且質(zhì)輕高韌,易于加工,其應(yīng)用范圍幾乎涉及國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。
1.碳纖維增強(qiáng)尼龍,規(guī)格50*28.8*17、80*39.5*12.5、100*39.5*12.5等,我公司產(chǎn)品已廣泛用于高速鐵路,B型會流排定位線夾整體、C型線夾底座、B型線夾底座等組合件的配套使用。
2.汽車工業(yè) 碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè),這主要是因為上述材料的耐油性、耐磨性和抗蠕變性極佳,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料時具有重量輕的優(yōu)勢。包括PA66 在內(nèi)的多種工程塑料被碳纖維增強(qiáng)后正逐漸取代早先汽車用金屬壓鑄構(gòu)件,如燃料箱等。在美國、西歐和日本,尼龍幾乎用于汽車的所有部位,如發(fā)動機(jī)部位、電氣部位和車體部位。碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料具有較強(qiáng)的耐疲勞能力,這種特性使其應(yīng)用于汽車內(nèi)燃機(jī)同步驅(qū)動齒輪的制造。德國重型柴油機(jī)就使用了這種材料制造齒輪、管接頭等零件。
3.國防工業(yè) 美國印第安納Wikon-Fiberfil公司開發(fā)了含碳纖維40%的PA66復(fù)合材料,牌號為NylamM1501,其性能超過目前使用的其它高強(qiáng)度材料。這種材料可代替金屬,主要用于國防與宇航領(lǐng)域。美國MX導(dǎo)彈使用40%碳纖維增強(qiáng)PA66代替鋁合金制造導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)部件。英國亨廷公司開發(fā)的火箭筒的筒體大部分為碳纖維增強(qiáng)尼龍制造,兩節(jié)型的發(fā)射筒用長纖維卷繞法制造,箭彈彈尾也由上述材料制成。
4.航空航天 美國比奇飛機(jī)公司研制的雙發(fā)小型公務(wù)機(jī),其主機(jī)翼、鴨翼、穩(wěn)定翼、短艙等70%的部分使用了碳纖維增強(qiáng)/環(huán)氧/尼龍材料,新材料比傳統(tǒng)的鋁材輕19%,這對提高速度、節(jié)省燃料極其有利。美國LNP公司使用碳纖維增強(qiáng)PA612制造波音757飛機(jī)發(fā)動機(jī)上的一些部件。他們用碳纖維加入量40%的PA612注射成型尺寸為20.32cm*30.48cm、厚度為0.0381cm的發(fā)動機(jī)氣窗部件,有效使用期達(dá)20年以上,具有良好的經(jīng)濟(jì)性和長效性。目前,波音公司正在用其制造民用飛機(jī)的機(jī)艙。
5.文體用品 日本Osaka公司計劃使用反應(yīng)式注射方式生產(chǎn)尼龍/長碳纖維復(fù)合材料以滿足生產(chǎn)文體用品的要求。具體做法是:先使尼龍單體與預(yù)先放置的連續(xù)纖維進(jìn)行混合,注射成型時再引發(fā)聚合使其成型。此方式適用于制造薄壁型產(chǎn)品。該公司計劃使用其制造網(wǎng)球拍和高爾夫球棒,也可用其制造頭盔、汽車防撞杠和機(jī)器人手臂等。