纺织结构碳纤维增强尼龙基复合材料的成型加工及力学性能

吴玉霞¹，朱姝^1,2，徐英凯¹，景鹏展¹，余木火^1,2，詹亚歌³，杨洋⁴

1. 东华大学纤维材料改性国家重点实验室2. 东华大学民用航空复合材料协同创新中心3. 东华大学理学院应用物理系4. 上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所复合材料中心

摘 要：纺织结构碳纤维增强尼龙6（CFF/PA6）复合材料的力学性能优于短、长纤增强材料,但成型加工较困难。文中提出一种基于碳纤维（CF）表面改性的CFF/PA6成型方法,研究了多种CF表面改性处理法及模压成型压力对材料力学性能的影响。发现在氮气氛围中400℃高温处理4h可有效去除CFF表面浆料,通过饱和的尼龙/甲酸溶液处理24h可使CF表面活化、与PA6形成氢键,并使PA6以黏度较低的溶液状态渗透CFF丝束内部,孔隙率从8.05%降至0.81%。进而采用薄膜叠层模压法制备CFF/PA6,在250℃,2.5³.0 MPa下加载10min,所得材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别达到464.48 MPa,698.47 MPa和95.3kJ/m2,较未经表面处理的材料提高40%⁵0%。利用扫描电子显微镜可以看到,所制备的复合材料具有良好的基体-增强体浸润性和较强界面。

关键词：纺织结构碳纤维;尼龙6;复合材料;力学性能;