摘 要

尼龙(PA)作为五大工程塑料之一，应用极其广泛，几乎遍布生活的方方面面，但由于其强度过低，耐寒、耐热性偏差，限制了它的进一步应用。而被人们誉为比铝轻、比钢强的碳纤维是近些年来最受关注的新型工业材料之一，所以碳纤维增强尼龙复合材料也就应运而生了，但现在碳纤维增强尼龙复合材料几乎用的都是短切碳纤维增强，因为短切碳纤维相对连续碳纤维加工性能要好得多。但连续碳纤维的性能更加优良，所以本论文就是研究连续碳纤维增强尼龙复合材料（CCFR-PA6）可工业化生产的制备成型工艺。

本论文的尼龙种类选用的是尼龙6。由于制备成型过程的温度至少要到220℃，所以适合制备CCFR-PA6的成型工艺也就只有拉挤成型和模压成型了。但考虑到拉挤成型的生产效率更高，更适合工业化生产，于是就选择拉挤成型工艺来研究连续碳纤维增强尼龙6复合材料的成型工艺。

研究结果表明：在树脂含量为30%时发现CCFR-PA6的弯曲强度最高，达到了530MPa；碳纤维表面经过紫外光处理后，CCFR-PA6的性能没多大变化；CCFR-PA6密度普遍在1.47左右，吸水率普遍都在1%左右。

实验表明，由拉挤成型工艺工业化制备CCFR-PA6是完全可行的，同时还可以利用拉挤出来的片材通过模压工艺来进行二次加工用以制备各种具有复杂结构的构件。

关键词：连续碳纤维；尼龙6；拉挤成型

Abstract

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Nylon (PA) as one of the five engineering plastics, the application is extremelybroad,almost throughout all aspects of life, but because of its low intensity、cold、heat bias, limits its further application. Was hailed as lighter than aluminum、stronger than steel、carbon fiber is one of the new industrial materials in recent years, the most talked about, so carbon fiber reinforced nylon composite material also came into being, but now carbon fiber reinforced nylon composite material with almost are chopped carbon fiber reinforced carbon fiber because the relatively short continuous carbon fiber processing performance is much better. But the performance of continuous carbon fibers more excellent, so this paper is to study the continuous carbon fiber reinforced nylon composite material (CCFR-PA6) can be prepared for industrial production Molding process.

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In this paper, nylon kind of choice is nylon 6. Since the temperature of the Molding process for preparing at least to 220 ℃, it is suitable for the preparation CCFR-PA6 Molding process, it was only a Pultrusion and Molding. But higher productivity taking into account the Pultrusion, more suitable for industrial production, to study continuous carbon fiber reinforced nylon 6 composites Molding process so he chose Pultrusion process.

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The resin content of 0.3 found the highest bending strength of CCFR-PA6,reaching530MPa; carbon fiber surface after UV treatment, performance CCFR-PA6 did not change much; CCFR-PA6 density generally around 1.45, water absorption generally in 0.1.

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Experiments show prepared by the Pultrusion Molding process of industrialization CCFR-PA6 is entirely feasible, but also can use out of the Pultrusion profiles for secondary processing by compression Molding process for the preparation of a variety of components with complex structures.

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Key Words: Continuous carbon fibers； nylon 6；Pultrusion

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目 录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2碳纤维与尼龙6 1

1.2.1碳纤维 1

1.2.2尼龙6 2

1.3连续碳纤维增强的尼龙6复合材料 2

1.4国内外研究现状与发展趋势 3

1.4.1国内外研究现状 3

1.4.2发展趋势 4

1.5课题研究的内容和目的 5

1.5.1课题研究的背景和意义 5

1.5.2课题研究的目的和内容 5

第2章 CCFR-PA6的拉挤成型工艺探索 6

2.1 CCFR-PA6的制备成型工艺 6

2.1.1拉挤成型 6

2.1.2模压成型 6

2.1.3 本实验选择的成型工艺 7

2.2实验原材料与设备 7

2.3工艺方法的探索 7

2.4碳纤维表面处理时间的确定 9

2.5正式制样及工艺方法的再改进 11

第3章 CCFR-PA6的性能测试结果分析及应用扩展 18

3.1 CCFR-PA6的性能测试结果分析 18

3.1.1树脂含量和弯曲强度 18

3.1.2密度 19

3.1.3吸水率 19

3.2应用扩展 21

第4章 实验结论与展望 23

4.1实验结论 23

4.2存在问题与展望 23

4.2.1存在问题 23

4.2.2展望 24

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1引言

随着航空航天等高新产业的发展，复合材料由于其比模量、比强度、耐疲劳等性能相较于传统金属材料更加优良，从而得到了越来越广泛的应用^[1]。尼龙(PA)作为五大工程塑料之一，应用极其广泛，几乎遍布生活的方方面面，但由于其强度过低，耐寒、耐热性偏差，限制了它的进一步应用^[2]。而被誉为比铝轻、比钢强的碳纤维则是近些年来最受瞩目的新型增强材料之一^[3]，所以碳纤维增强尼龙复合材料也就应运而生了。但现在碳纤维增强尼龙用的都是短切碳纤维，因为短切碳纤维相对连续碳纤维的加工性能要好得多。但短切碳纤维的性能比连续碳纤维要差得多，所以CCFR-PA6的制备成型工艺就很有研究的必要了。

1.2碳纤维与尼龙6