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碳纖維增強尼龍


碳纖維增強尼龍介紹:
尼龍作為一種極為重要的熱塑性工程塑料,自上世紀5O年代美國杜邦公司工業化生產以來,已有五十年的發展歷史,目前位居工程塑料之首。
尼龍本身是性能優異的工程塑料,但吸濕性大,制品尺寸穩定性差.強度與硬度也遠遠不如金屬。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行增強以改善其性能。
碳纖維增強尼龍近年來發展很快,因為尼龍和碳纖維都是工程塑料領域性能優異的材料,其復臺材料綜臺體現了二者的優越性,如強度與剛性比未增強的尼龍高很多,高溫蠕變小,熱穩定性顯著提高了,尺寸精度好,耐磨。阻尼性優良,與玻纖增強相比有更好的性能。
因而碳纖維增強尼龍(CF/PA)復合材料近年來發展很快。目前國內外CF/PA復合材料主要是以短切或長碳纖維增強PA6、PA66等基體。
鎮江遠東實業有限公司座落在風景秀麗、全國百強工業鎮—揚中市新壩鎮,經我公司研發人員研制的碳纖維增強尼龍,規格50*28.8*17、80*39.5*12.5、100*39.5*12.5等,我公司產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。

碳纖維增強尼龍特點:

碳纖維增強尼龍具有質輕、拉伸強度高、耐磨損、耐腐蝕、抗蠕變、導電、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度尼龍材料的優良增強材料。碳纖維復合材料可分為長(連續)纖維增強和短纖維增強兩大類。纖維長度可從300~400m 到幾個毫米不等。過去10年中,人們在改進不同種類的碳纖維復合材料加工方法和性能方面投入了大量的研究。從預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,在碳纖維復合材料及制品制作方面積累了很多成功的經驗。目前普遍認為,長(連續)纖維有高強、高韌方面的優越性,短切纖維有加工性好的特點。因此,長碳纖維復合材料在加工上完善成型工藝、短碳纖維復合材料進一步提高力學性能是碳纖維復合材料發展的方向。
根據碳纖維長度、表面處理方式及用量的不同,還可以制備綜合性能優異、導電性能各異的導電材料,如抗靜電材料、電磁屏蔽材料、面狀發熱體材料、電極材料等。碳纖維增強尼龍材料近年來發展很快,因為尼龍和碳纖維都是各自領域性能優異的材料,其復合材料綜合體現了二者的優越性,強度與剛性比未增強的尼龍高很多,高溫蠕變小,熱穩定性顯著提高,尺寸精度好,耐磨,阻尼性優良,與玻纖增強尼龍相比有更好的綜合性能。
復合材料的力學性能主要與基礎樹脂、增強纖維性質、纖維與樹脂界面的結合程度、成型擠出工藝、增強纖維的長度及分布狀態有關。要想得到高強度的碳纖維增強PA66,應盡量使碳纖維保持較大的長徑比,在螺桿組合得當的情況下,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。
碳纖維增強尼龍與玻璃纖維增強尼龍有很大差異。碳纖維不耐剪切,在螺桿組合設計上要保證剪切力適當,使纖維長度在要求的尺寸范圍內。在熔融區要保證尼龍充分熔融,在捏合區要適當減少捏合元件,以保證碳纖維有一定的長度,才能產生較好的增強效果。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,應盡可能保證碳纖維有較大的長徑比,以大限度地發揮碳纖維的增強作用。
碳纖維增強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提高。

碳纖維增強尼龍應用:

碳纖維增強尼龍具備了代替金屬的優異性能,且質輕高韌,易于加工,其應用范圍幾乎涉及國民經濟的各個領域。
1.碳纖維增強尼龍,規格50*28.8*17、80*39.5*12.5、100*39.5*12.5等,我公司產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  碳纖維增強尼龍復合材料廣泛應用于汽車工業,這主要是因為上述材料的耐油性、耐磨性和抗蠕變性極佳,代替傳統的金屬材料時具有重量輕的優勢。包括PA66 在內的多種工程塑料被碳纖維增強后正逐漸取代早先汽車用金屬壓鑄構件,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,如發動機部位、電氣部位和車體部位。碳纖維增強尼龍復合材料具有較強的耐疲勞能力,這種特性使其應用于汽車內燃機同步驅動齒輪的制造。德國重型柴油機就使用了這種材料制造齒輪、管接頭等零件。
3.國防工業  美國印第安納Wikon-Fiberfil公司開發了含碳纖維40%的PA66復合材料,牌號為NylamM1501,其性能超過目前使用的其它高強度材料。這種材料可代替金屬,主要用于國防與宇航領域。美國MX導彈使用40%碳纖維增強PA66代替鋁合金制造導彈發動機部件。英國亨廷公司開發的火箭筒的筒體大部分為碳纖維增強尼龍制造,兩節型的發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  美國比奇飛機公司研制的雙發小型公務機,其主機翼、鴨翼、穩定翼、短艙等70%的部分使用了碳纖維增強/環氧/尼龍材料,新材料比傳統的鋁材輕19%,這對提高速度、節省燃料極其有利。美國LNP公司使用碳纖維增強PA612制造波音757飛機發動機上的一些部件。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的發動機氣窗部件,有效使用期達20年以上,具有良好的經濟性和長效性。目前,波音公司正在用其制造民用飛機的機艙。
5.文體用品  日本Osaka公司計劃使用反應式注射方式生產尼龍/長碳纖維復合材料以滿足生產文體用品的要求。具體做法是:先使尼龍單體與預先放置的連續纖維進行混合,注射成型時再引發聚合使其成型。此方式適用于制造薄壁型產品。該公司計劃使用其制造網球拍和高爾夫球棒,也可用其制造頭盔、汽車防撞杠和機器人手臂等。


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