摘 要

本文通过3D-2三维空间电晕机对碳纤维进行表面处理，再通过拉挤工艺制备碳纤维增强尼龙6来进行碳纤维增强尼龙6的工艺参数的确定，对比不同处理时间的碳纤维制备的碳纤维增强复合材料的性能，通过分析数据得到一套拉挤工艺成型纤维增强尼龙6的工艺参数。本研究对于热塑性复合材料应用范围的扩大具有重要的意义。

研究结果表明：通过拉挤工艺参数制备的试样碳纤维含量为52%，密度为1.26g/cm³;弯曲强度为372MPa，该工艺参数设计合理。处理过得碳纤维表面变粗糙，比表面积增大，利于熔融尼龙6的浸润，但是由于电晕处理的距离为8cm的时候，由于电弧与碳纤维的接触，剧烈放电对纤维造成了损伤，导致该试样弯曲强度降低。

关键词：碳纤维，尼龙6，拉挤工艺

Abstract

In this paper, the carbon fiber is surface treated with a 3D-2 three-dimensional corona machine. And then through the pultrusion process to prepare carbon fiber reinforced nylon 6 to carry out carbon fiber reinforced nylon 6 process parameters. Comparing the performance of carbon fiber reinforced composites prepared with carbon fibers for different processing times. The process parameters of the fiber reinforced nylon 6 were obtained by analyzing the data. This study is of great significance for the expansion of the application range of thermoplastic composites.

The results show that the carbon fiber content of the sample prepared by pultrusion process parameters was 52%, the density was 1.26 g / cm³, and the flexural strength was 372 MPa. The process parameters are reasonable. The surface of the treated carbon fiber becomes roughened and the specific surface area increases, which favors the infiltration of nylon 6. However, due to corona treatment of the distance of 8cm, the intense discharge of the fiber caused damage, resulting in the sample bending strength decreased.

Key words: carbon fiber，nylon 6，pultrusion process

目录

第一章 绪论 1

1.1聚酰胺的概况与发展 1

1.1.1聚酰胺的发展 1

1.1.2尼龙6的研究进展 1

1.2碳纤维的概况与发展 2

1.2.1碳纤维的概况 2

1.2.2碳纤维的表面处理方法 4

1.3纤维增强尼龙的生产工艺 4

1.3.1LFT造粒技术 5

1.3.2叠层模压法 5

1.3.3拉挤成型法 6

1.4本研究的目的意义及主要内容 6

1.4.1目的意义 6

1.4.2本研究的主要内容 7

第二章 实验部分 8

2.1实验材料 8

2.2实验设备 8

2.3碳纤维增强尼龙6试样的制备 8

2.3.1用电晕法对碳纤维进行表面处理 8

2.3.2尼龙6的熔融 9

2.3.3玻纤增强尼龙6复合材料的制备 9

2.3.4碳纤维增强尼龙6复合材料的制备 10

2.3.5压制碳纤维增强尼龙6试样 10

2.4密度和纤维含量的测定 11

2.4.1密度的测定 11

2.4.2纤维含量的测定 11

2.5碳纤维增强尼龙6试样的力学性能测试 11

第三章 碳纤维增强尼龙6的力学性能研究 12

3.1 电晕法处理对复合材料性能的影响 12

3.1.1 电晕法处理对复合材料密度和碳纤维含量的影响 12

3.1.2电晕法处理对复合材料弯曲性能的影响 12

第四章 结论与展望 14

4.1结论 14

4.2展望 14

参考文献 15

致谢 17

第一章 绪论

1.1聚酰胺的概况与发展

1.1.1聚酰胺的发展

聚酰胺是美国杜邦公司的卡罗瑟斯研发的。在1935年，卡罗瑟斯博士以己二酸与己二胺为原料制得聚合物，由于己二酸和六亚甲基二胺作为原料具有6个碳原子，所以该聚合物又叫做聚合物66。在1937年，德国法本公司P.Schlack发现ε-己内酰胺聚合可以在有水的条件下进行，并根据这个发现实现了尼龙6的合成^[1]。第二次世界大战后，尼龙6开始正式的工业生产，以取代金属满足下游工业产品的轻质，低成本要求，并将聚酰胺名为尼龙（nylon）。在这么多合成纤维中，聚酰胺可以说是发展最快的，很早就实现了工业化生产。

在1960年初，己内酰胺才在中国投入生产，最早生产的是中国锦西化工厂，采用的是苯酚法和环己烷氧化法。到了1970年尼龙才用来制造工程塑料。1958年，中国上海长虹塑料厂成功开发尼龙1010，实现工业生产在3年后; 1963年，德国许尔斯开始生产聚酰胺12;Jaeobs等人解决了聚合适的热分解问题，他们是通过丙烯腈与氢氧酸加成制得1,4-丁二腈，加氢得1，4-丁二胺来解决的；1984年荷兰DSM公司成功研发聚酰胺46工业化生产技术，并在1988年应用于工业化生产。聚酰胺改性技术也在不断发展，从80年代到现在，增强填料发展至超强韧，超强，高性能，合金化，功能化，专业化^[2]。 发展到目前，聚酰胺和聚碳酸酯，POM，聚对苯二甲酸碳酸酯，改性聚苯已成为五种工程塑料。

聚酰胺具有高强度、良好的耐热性、电绝缘性能、耐磨、耐腐蚀性好、易于加工成型、抗震等优良性能，凭借着这些优良的性能，聚酰胺塑料成为了五大工程塑料中产量最高，品种最多，应用最广泛的。但是聚酰胺也有一些缺点：冲击强度比较低、吸水率大、容易燃烧，还有聚酰胺并不是透明的，其溶解性也是比较差，这些会影响其制品的尺寸稳定性，这些缺点限制了聚酰胺的应用^[3]。对聚酰胺树脂进行改性可以掩盖聚酰胺的缺点，改善聚酰胺的综合性能，改性方法主要分为两大类：化学方法，物理方法。化学方法主要是通过嵌段、接枝共聚、交联、降解等方法改性，而物理方法通常是填充无机有机填料，与其他树脂共混，加入各种助剂。

1.1.2尼龙6的研究进展

尼龙6又叫聚己内酰胺，是德国I.G.Farben公司的P.Sehlaek在1938年研发的。作为工程塑料中发展最早的主要品种，尼龙6进入了许多应用领域，其产量也是五大工程塑料中最高的。尼龙6的广泛应用，还与它的优良性能有关，尼龙6具有极高的机械性能、电气性能良好、耐油耐弱酸等优秀性能。随着科学技术的进步，汽车产业，电子电气产业、航空航天领域对尼龙要6求越来越高，尽管尼龙6有着许许多多的优点，但是这些优点也是也是远远满足不了这些领域的要求。为了进一步拓展尼龙6的应用范围，适应高科技时代各方面的要求，通过共聚、物理共混、增强、填充、复合等方法对尼龙6进行改性，赋予尼龙6特殊性能的技术渐渐增多、成熟。

到目前为止，尼龙6的改性方法主要有三种：共混改性、填充增强改性、共聚改性。在三种改性方法种，共混改性是使用最多的重要的改性方法，该方法在国内的研究在现在是挺热门的。俞强通过熔融共混的改性方法制备的尼龙6/马来酸酐接枝聚丙烯合金的吸水率大大降低，具有高刚性，冲击强度要比尼龙6要高，加工性也要比尼龙6高许多；王洪澎把马来酸酐改性低分子聚烯烃作为增容剂, 经过试验发现马来酸酐与尼龙6反应生成接枝共聚物。填充增强改性主要是针对尼龙6的低刚性、尺寸稳定性差的缺点，通过填充增强改性，除了提高尼龙6的刚性、产品的尺寸稳定性外，还降低了尼龙6工程塑料的成本。欧玉春通过高岭土填充尼龙6，用于填充的高岭土经过表面改性，与尼龙6形成了良好的界面结合，形成的界面层是柔性的，这使得填充产物具有高韧性、高强度、高模量的特点。化学共聚的改性方法主要是改变尼龙6的结晶度，提高尼龙6的柔软性、流动性，并使得尼龙6更加透明，提高尼龙6的加工性。