改性碳纤维增强尼龙6复合材料的制备及性能

刘旭¹，徐海²，徐立新³，张宏¹，周琼²

1. 中国石油大学(北京)机械与储运工程学院2. 中国石油大学(北京)新能源与材料学院3. 招商局海洋装备研究院有限公司

摘 要：通过硝酸酸化处理及尼龙溶液浸渍上浆处理对碳纤维（CF）进行表面改性,制备高强度、高模量,同时具有低熔指和优异加工性能的CF增强尼龙6（PA6）复合材料。采用扫描电镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）和熔融指数仪等方法,对复合材料的微观结构、力学性能和结晶行为进行测试和表征。结果表明,经过PA6溶液浸渍上浆处理后的CF表面形成了一层PA6薄膜覆盖层,大大增强了CF与PA6基体的结合力,改善了CF的分散性,提升了复合材料整体的强度与模量,改性CF加入量为8%（质量分数）时复合材料拉伸强度提升80.8%,弹性模量提升513.9%。进一步对复合材料结晶行为的分析表明,改性CF的加入能够促进PA6由γ晶型向更稳定的α晶型转变,提高其结晶温度及结晶速率,使复合材料的结晶更加均匀、完善,从而提高体系黏度,降低复合材料熔融指数,显著提升了复合材料的加工性能。

关键词：尼龙6;碳纤维;挤出加工;结晶行为;