用碳纖維增強尼龍材料近年來發(fā)展很快，因為尼龍和碳纖維都是工程塑料領(lǐng)域性能優(yōu)異的材料，其復(fù)臺材料綜臺體現(xiàn)了二者的優(yōu)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(wěn)定性顯著提高了，尺寸精度好，耐磨。阻尼性優(yōu)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(fù)合材料近年來發(fā)展很快。目前國內(nèi)外CF／PA復(fù)合材料主要是以短切或長碳纖維增強PA6、PA66等基體。
1、CCF／MCPA復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損量隨著載荷的增加而降低。
2、CCF／MCPA復(fù)合材料的彎曲強度、彎曲彈性模量、沖擊強度和平面剪切強度隨碳纖維含量的增加而提高。
3、CCF／MCPA復(fù)合材料其磨損機制主要是磨粒磨損和粘著磨損。
短碳纖維復(fù)合材料加工性好，長碳纖維復(fù)合材料則具有較好的力學(xué)性能。而三維編織復(fù)合材料具有整體性和力學(xué)結(jié)構(gòu)合理兩大特點。三維編織復(fù)合材料作為一種結(jié)構(gòu)與功能完美結(jié)合的先進紡織復(fù)合材料越來越受到人們的重視。
由于其異型件一次編織成型，纖維貫穿材料的三個方向形成三維整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以從根本上解決了傳統(tǒng)復(fù)合材料沿厚度方向的剛度和強度性能較差，面內(nèi)剪切和層間剪切強度低，易分層且沖擊韌性和損傷容限低等缺點。


碳纖維具有質(zhì)輕、拉伸強度高、耐磨損、耐腐蝕、抗蠕變、導(dǎo)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(yōu)良增強材料。碳纖維復(fù)合材料可分為長（連續(xù)）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(fù)合材料加工方法和性能方面投入了大量的研究。從預(yù)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(fù)合材料及制品制作方面積累了很多成功的經(jīng)驗。目前普遍認為，長（連續(xù)）纖維有高強、高韌方面的優(yōu)越性，短切纖維有加工性好的特點。因此，長碳纖維復(fù)合材料在加工上完善成型工藝、短碳纖維復(fù)合材料進一步提高力學(xué)性能是碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的方向。
　　根據(jù)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(yōu)異、導(dǎo)電性能各異的導(dǎo)電材料，如抗靜電材料、電磁屏蔽材料、面狀發(fā)熱體材料、電極材料等。碳纖維增強尼龍材料近年來發(fā)展很快，因為尼龍和碳纖維都是各自領(lǐng)域性能優(yōu)異的材料，其復(fù)合材料綜合體現(xiàn)了二者的優(yōu)越性，強度與剛性比未增強的尼龍高很多，高溫蠕變小，熱穩(wěn)定性顯著提高，尺寸精度好，耐磨，阻尼性優(yōu)良，與玻纖增強尼龍相比有更好的綜合性能，如表所示。
注：（）內(nèi)為吸水時的值，無增強纖維時的含水率為2.5,含增強纖維15%、30%、40%時含水率分別為1.9%、
　　1.6%、 1.5%;線脹系數(shù)用流動方向/垂直方向表示。
　　復(fù)合材料的力學(xué)性能主要與基礎(chǔ)樹脂、增強纖維性質(zhì)、纖維與樹脂界面的結(jié)合程度、成型擠出工藝、增強纖維的長度及分布狀態(tài)有關(guān)。要想得到高強度的碳纖維增強PA66，應(yīng)盡量使碳纖維保持較大的長徑比，在螺桿組合得當(dāng)?shù)那闆r下，保證碳纖維一定的長度是有可能的，一般長度分布在0.2~.30mm較大長度在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(shè)計上要保證剪切力適當(dāng)，使纖維長度在要求的尺寸范圍內(nèi)。在熔融區(qū)要保證尼龍充分熔融，在捏合區(qū)要適當(dāng)減少捏合元件，以保證碳纖維有一定的長度，才能產(chǎn)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(yīng)盡可能保證碳纖維有較大的長徑比，以較大限度地發(fā)揮碳纖維的增強作用。
　　碳纖維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(yīng)提高。因此在滿足使用條件及設(shè)計余量的情況下，碳纖維有一經(jīng)濟加入量。通過實驗，發(fā)現(xiàn)碳纖維加入量與制成的復(fù)合材料力學(xué)性能之間存在著圖所示的半定量關(guān)系。
碳纖維增強PA66和純PA66的剪切應(yīng)力隨剪切速率的提高而增大，在應(yīng)力相同的情況下，碳纖維增強PA66的剪切速率大于純PA66的剪切速率。由于在碳纖維增強PA66中， 碳纖維相當(dāng)于固體粒子，在一定的剪切應(yīng)力下有流動滯后作用，從而表現(xiàn)出剪切速率比純PA66的要大。純PA66的表觀黏度隨剪切速率增加而減小，表現(xiàn)為假塑性特征。碳纖維與PA66分子間容易產(chǎn)生界面滑移，因而熔體黏度比純PA66低。但是，隨著剪切速率的增大， 一方面，固體粒子的流動滯后作用變得明顯，另一方面，碳纖維的粒子尺寸受應(yīng)力作用而變小，粒子數(shù)增加，從而使得表觀黏度增加，這對加工不利。所以在制備碳纖維增強尼龍時要注意這一點。


目前短碳纖維增強尼龍復(fù)合材料在汽車工業(yè)、體育用品、紡織機械、航空航天材料等領(lǐng)域已得到應(yīng)用 ，但有關(guān)C3D／PA復(fù)合材料應(yīng)用方面的報道并不多。隨著制備工藝的完善，性能的提高，相信在不遠的將來C3D／PA復(fù)合材料一定會得到廣泛的應(yīng)用。
碳纖維/尼龍復(fù)合材料具備了代替金屬的優(yōu)異性能，且質(zhì)輕高韌，易于加工，其應(yīng)用范圍幾乎涉及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。
1、汽車工業(yè)
碳纖維增強尼龍復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)，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?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料時具有重量輕的優(yōu)勢。包括PA66 在內(nèi)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(gòu)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(fā)動機部位、電氣部位和車體部位。碳纖維增強尼龍復(fù)合材料具有較強的耐疲勞能力，這種特性使其應(yīng)用于汽車內(nèi)燃機同步驅(qū)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。
2、國防工業(yè)
美國印第安納公司開發(fā)了含碳纖維40%的PA66復(fù)合材料，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(lǐng)域。美國MX導(dǎo)彈使用40%碳纖維增強PA66代替鋁合金制造導(dǎo)彈發(fā)動機部件。英國亨廷公司開發(fā)的火箭筒的筒體大部分為碳纖維增強尼龍制造，兩節(jié)型的發(fā)射筒用長纖維卷繞法制造，箭彈彈尾也由上述材料制成。
3、航空航天
美國比奇飛機公司研制的雙發(fā)小型公務(wù)機，其主機翼、鴨翼、穩(wěn)定翼、短艙等70%的部分使用了碳纖維增強/環(huán)氧/尼龍材料，新材料比傳統(tǒng)的鋁材輕19%，這對提高速度、節(jié)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(fā)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(fā)動機氣窗部件，有效使用期達20年以上，具有良好的經(jīng)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。
4、文體用品
日本Osaka公司計劃使用反應(yīng)式注射方式生產(chǎn)尼龍/長碳纖維復(fù)合材料以滿足生產(chǎn)文體用品的要求。具體做法是：先使尼龍單體與預(yù)先放置的連續(xù)纖維進行混合，注射成型時再引發(fā)聚合使其成型。此方式適用于制造薄壁型產(chǎn)品。該公司計劃使用其制造網(wǎng)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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