碳纤维增强改性
连续碳纤维增强PA6高性能复合材料的制备
连续碳纤维增强PA6高性能复合材料的制备引言高性能复合材料是一种具有优异性能的新型材料，其中连续碳纤维增强聚酰胺6（PA6）复合材料是具有优异性能的一种复合材料。
它具有优异的机械性能、耐热性能和耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造、船舶制造和体育器材等领域有广泛的应用。
本文将介绍连续碳纤维增强PA6高性能复合材料的制备方法及其性能表现。
一、连续碳纤维增强PA6高性能复合材料的制备方法1. 材料准备连续碳纤维是制备连续碳纤维增强PA6复合材料的关键材料。
通常采用聚丙烯腈（PAN）纤维作为原料，经过改性、氧化和碳化等一系列工艺制备得到连续碳纤维。
还需要准备聚酰胺6（PA6）树脂、增容剂、表面处理剂等材料。
2. 复合材料制备将连续碳纤维与PA6树脂进行混合，在搅拌机中进行搅拌，以确保树脂充分渗透到碳纤维中。
然后，将混合物挤出成型，再经过热成型、冷却等工艺，最终得到连续碳纤维增强PA6复合材料。
3. 表面处理为了提高连续碳纤维和PA6树脂的界面结合力，需要对碳纤维表面进行处理。
常用的方法包括化学处理、等离子处理和表面涂层等，以增强碳纤维与树脂的结合强度，提高复合材料的性能。
4. 性能调节在制备复合材料的过程中，可以通过调节树脂的比例、碳纤维的含量、改性剂的种类和用量等手段，来调节复合材料的性能，以满足不同领域的需求。
二、连续碳纤维增强PA6高性能复合材料的性能表现1. 机械性能连续碳纤维增强PA6复合材料具有优异的机械性能，包括高强度、高模量和良好的耐疲劳性能。
其力学性能优于传统的金属材料，具有较高的载荷承受能力，适用于要求高强度和轻量化的应用场景。
2. 耐热性能PA6树脂具有良好的耐热性能，连续碳纤维增强PA6复合材料在高温环境下依然能保持稳定的性能。
这使得它在汽车引擎盖、航空航天部件等高温工作环境中有广泛应用。
3. 耐腐蚀性能碳纤维具有良好的耐腐蚀性能，再加上PA6树脂的耐化学性能，连续碳纤维增强PA6复合材料具有优异的耐腐蚀性能，适用于海水、化工腐蚀性较强的工作环境。
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料
碳纤维增强陶瓷基复合材料摘要：碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料具有密度低、高强度、高韧性和耐高温等综合性能已得到世界各国高度重视，本文将对有关碳纤维增强碳化硅陶瓷的有关信息简单介绍。
关键词：陶瓷基复合材料，碳纤维增强。
1.引言碳化硅陶瓷因具有高强度、高硬度、抗腐蚀、耐高温和低密度而被广泛用于高温和某些苛刻的环境中,尤其在航空航天飞行器需要承受极高温度的特殊部位具有很大的潜力。
但是,陶瓷不具备像金属那样的塑性变形能力,在断裂过程中除了产生新的断裂表面吸收表面能以外,几乎没有其它吸收能量的机制,这就严重限制了其作为结构材料的应用。
碳纤维具有比强度高、比模量大、高温力学性能和热性能良好等优点,在惰性气氛中2000℃时仍能保持强度基本不下降。
用碳纤维增强碳化硅复合材料,材料在断裂的过程中通过纤维拔出、纤维桥联、裂纹偏转等增韧机制来消耗能量,使材料表现为非脆性断裂。
Cf/SiC复合材料综合了碳纤维优异的高温性能和碳化硅基体高抗氧化性能,受到了世界各国的高度关注,并广泛应用在航空、航天、光学系统、交通工具等领域。
2. 碳纤维材料简介2.1碳纤维简介碳纤维是有机纤维或沥青基材料经谈话和石墨处理后形成的含碳量在85%以上的碳素纤维，是20世纪50年代为满足航空航天等尖端领域的需要而发展起来的一种特种纤维。
目前，碳纤维的生产原料分为三大体系：聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维。
其中聚丙烯腈基碳纤维由于原料资源丰富，含碳量高及碳化率高，成本低，正在被重视。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。
因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。
材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。
碳纤维增强环氧树脂复合材料性与结构的研究
碳纤维增强环氧树脂复合材料性能与结构的研究碳纤维增强环氧树脂复合材料性能与结构的研究摘要：本文研究了E-44双酚A型环氧树脂固化体系的反应特性，以低分子聚酰胺树脂为固化剂，采用手糊成型螺栓加压工艺制备了复合材料，并以沥青基碳纤维为增强材料，研究了复合材料的常温力学性能、水煮后力学性能和固化过程的热分析，并对其拉伸断面进行了分析。
研究结果得出：E-44树脂基体粘度低、韧性好且适用期长，适合于手糊成型，缠绕成型等低成本的制造工艺，因此制得的EP/CF复合材料具有优良的力学性能；该复合材料也具有良好的界面粘接性（树脂对纤维的浸润性良好）、较低的空隙率且碳纤维分布均匀。
关键Carbon fibre reinforced epoxy resin composite materialproperties and structure of the researchAbstract: This paper studies the E-44 bisphenol A type epoxy resin curing system response characteristics, with low molecular polyamide resin as curing agent, the pressure molding paste hand bolt for the composite technology was studied, and the carbon fiber with asphalt to strengthen materials, the mechanical properties of the composite materials under normal temperature, boiled after the mechanical properties and the solidification process of thermal analysis, and the tensile section is analyzed. We can get this conclusions:E-44 resin matrix low viscosity, good toughness penguins applicable periods long, suitable for molding paste hand around the molding, the low cost manufacturing process, thus made EP/CF composite material with excellent mechanical properties; The composite material also has a good interface bonding sex (of the fibers infiltrating the resin good), low air void and carbon fiber distribution even.Keywords: epoxy resins; Carbon fiber; Composite materials; Mechanical propertie.目录1 前言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 复合材料定义 (1)1.1.2 EP/CF复合材料的应用 (1)1.2 双酚A型环氧树脂 (2)1.2.1 双酚A型环氧树脂的定义 (2)1.2.2 双酚A型环氧树脂的固化原理 (3)1.2.3 双酚A型环氧树脂的结构 (3)1.3 环氧树脂固化剂 (4)1.3.1 环氧树脂固化剂的定义 (4)1.3.2 环氧树脂固化剂分类 (4)1.3.3 环氧树脂固化剂发展趋势 (6)1.3.4低分子聚酰胺树脂（型号650） (7)1.4碳纤维 (8)1.4.1 碳纤维概述 (8)1.4.2 碳纤维的性能 (9)1.4.3 碳纤维的处理 (11)1.5 环氧树脂/碳纤维的增强机理 (13)1.6 选题的目的与研究意义 (13)2 实验部分 (15)2.1 主要实验原料及试剂 (15)2.2 实验原料的配比 (15)2.3 主要实验设备 (15)2.4 实验流程 (16)2.4.1 实验流程图 (16)2.4. 碳纤维处理 (18)2.4.3 环氧树脂/碳纤维复合材料的制备 (18)2.5 性能测试 (19)2.5.1 力学性能测试 (19)2.5.2 固化过程的热分析 (19)2.5.3 E-44环氧树脂固化过程的温度变化的研究 (19)2..4 碳纤维增强环氧树脂复合材料的微观结构的观察 (19)3 结果与讨论 (20)3.1 常温下处理的碳纤维增强复合材料的力学性能 (20)3.2 水煮后碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能 (21)3.3 碳纤维处理时间的不同对复合材料的力学性能的影响 (22)3.4 力学性能的对比 (27)3.4.1 常温下复合材料的力学性能 (27)3.4.2 水煮后复合材料的力学性能 (27)3.5 固化过程的热分析 (27)3.6 E-44环氧树脂固化过程的温度升高研究 (28)3.7 碳纤维增强复合材料的断面的显微结构 (29)4 结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)1前言1.1 课题背景1.1.1 复合材料定义复合材料，是指把两种以上宏观上不同的材料，合理地进行复合而制得的一种材料，目的是通过复合材料来提高单一材料所不能发挥的各种特性。
几种常见的塑料改性技术
几种常见的塑料改性技术（1）纤维增强。
长纤维增强热塑性塑料(UCRT)是新型轻质高强度工程结构材料，因其重量轻、价廉、易于回收重复利用，在汽车上的应用发展很快。
用天然纤维如亚麻、剑麻增强塑料制造车身零件，在汽车行业已经得到认可。
一方面是由于天然纤维是环保材料，另一方面植物纤维比玻纤轻40%，减轻车重可降低油耗。
用亚麻增强PP制作车身底板，材料的拉伸强度比钢要高，刚度不低于玻纤增强材料，制件更易于回收。
英国GKN技术公司用纤维增强塑料制造的传动轴，重量减轻50%-60%，抗扭性比钢大1.0倍，弯曲刚度大1.5倍。
塑料弹簧可明显减轻重量。
用碳纤维增强塑料(CFRP)制造的板簧为14kg，减轻重量76%。
在美国、日本、欧洲都已使用板簧、圆柱形螺旋弹簧实现了纤维增强塑料化，除具有明显的防振和降噪效果外，还达到轻量化的目的。
（2）增韧技术。
高分子结构材料的刚度(包括强度)和韧性是相互制约的两项最重要的性能指标。
因此，增强刚度的同时增强增韧的研究一直是高分子材料科学的难题。
中科院化学研究所高分子共混填充增强增韧新途径，该成果在解决高分子材料同时增强增韧的科学难题方面获得重要突破，在国内首次成功地制备出超高韧性聚烯烃工程塑料，为大品种通用塑料升级，为工程塑料以及工程塑料进一步高性能化提供了新途径。
教育部超重力工程技术研究中心研制成功国家“863”计划项目—“纳米CaCO3塑料增韧母料及其制备技术”。
这种母料可使PVC增韧改性，主要应用于PVC门窗异型材生产，也可应用于PVC管材、板材等其他硬制品的生产。
从发展趋势看，PVC塑料门窗大有全面取代钢窗和木质门窗之势。
目前国内PVC门窗异型材年生产能力为100万t，且呈不断上升之势。
采用纳米CaCO3塑料增韧母料生产PVC门窗异型材，不仅可以全面提高产品性能，而且每吨异型材成本可降低100多元。
同时，其应用领域还将向PP、ABS等塑料材料中扩展。
采用纳米CaCO3对PVC进行增韧改性是近年发展起来的非弹性体增韧塑料技术(无机刚性粒子增韧塑料技术)，国内尚处于研究阶段。
碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂复合材料性能研究
种 理想 的航 空航 天结 构 用 增 强材 料 ， 固体 发 动 在
机壳 体 、 星本 体 、 阳能 阵 、 线 、 密光 学仪器 及 卫 太 天 精 飞机 结构 件 中得 到 广泛 的应 用 。 Ｊ 。 。此 外 ， Ｆ的 Ｃ 轴 向热膨 胀系数 为负值 ， 向为 正值 ， 横 通过合 适 的铺 层 可制 成热膨 胀系 数 近 于零 的复 合材 料 构 件 ， 别 特 适 合用作 对尺 寸有严 格要 求 的空 间结 构复 合材料 。
树 脂 拉伸强度／ 伸弹性模 断裂伸长 强度／ 弹性模 值 弯曲 弯曲
Ｍａ Ｐ 量／ Ｐ Ｇａ 率／ ％ Ｍａ Ｐ 量／ Ｐ Ｇａ
（ ｅｌ ） 有 良好 的浸 润性 、 Ｋ ｖａ 等 ｒ 粘接 性 和 涂覆 性 ， 已 现 成 为极有 发 展 潜 力 的航 空 航 天 结 构 材 料 用 树 脂 基 体 。但是 由于 ｃ 卜 Ｅ单 体 聚 合 后 的交 联 密 度 大 ， 其 分子 中 的三 嗪 环 结 构 高 度 对 称 、 晶度 高 ， 成 结 造 ｃ Ｅ树脂 固化 后脆 性 较 大 、 韧性 不 足 。 ， 之 其 工 。 加
艺性 较差 ， 因此 有 必 要 对 Ｃ Ｅ进行 改 性 。 目前 多 采
纯 Ｃ Ｅ
Ｃ／Ｐ Ｅ Ｅ Ｃ ／ Ｐ ＤＢｒ Ｅ Ｅ／ Ｌ
６． ９３
６ ． ０６ ８ ３ ３７ ．９ ３２ ０ ｌ２ ５ ０ ．
３６ ． ｏ
３ １ ．１ ３２ ．２
Ｃ Ｍ ０ 一１ Ｋ， 伸强度 为 ４ １ ａ 拉 伸弹 Ｆ： ４ Ｊ ２ 拉 ４ ０ＭＰ ， 性 模量 为 ３ ７ Ｇ ａ 断 裂 伸 长 率 为 １ ％ ， ７ Ｐ ， ２ 密度 为
００ ８ ， 热 性 好 ， 水 率 低 ， 接 性 能 优 良 ， 对 ．０ ）耐 吸 粘 且
碳纤维表面处理与改性
碳纤维表面处理与改性碳纤维很少单独使用，主要用作复合材料的增强体，其力学性能优势通过复合材料发挥出来。
但复合材料的性能不仅取决于碳纤维本身，更取决于碳纤维与基体之间的界面。
良好的界面结合才能将载荷有效传递给碳纤维，从而充分发挥碳纤维的高强度、高模量特性。
反之，如果碳纤维与基体之间的界面性能较差，应力无法在界面有效传递，则碳纤维的力学性能优势难以发挥出来，将导致复合材料的性能下降。
碳纤维经过高温炭化处理后，大部分非碳元素被脱除，纤维表面呈现较高的惰性，导致在制造复合材料时基体对碳纤维的浸润性变差。
通过对碳纤维进行表面改性，可以改善其表面活性以及与基体的浸润性，增强纤维与基体之间的相互作用，从而有利于复合材料力学性能的提高。
因此，表面处理工艺是碳纤维制备过程中的重要环节之一。
碳纤维的表面改性处理方法有很多，如气相氧化法（包括空气氧化、臭氧氧化）、等离子体处理、液相氧化法（包括酸液氧化、阳极氧化)、表面涂层法、表面接枝法等。
每种处理方法都有自己的优缺点，如气相氧化法流程短，碳纤维经过气相氧化处理后可直接上浆，不需要配套水洗和干燥设备，但是其氧化程度不易控制。
而阳极氧化法具有氧化程度易于控制、氧化过程缓和、氧化效果显著等特点，但该方法需要配套水洗和干燥设备，流程较长。
阳极氧化法的最大优点是处理时间短，能够满足连续生产的要求，因而成为目前国内外碳纤维生产线在线配套的主要方法。
此外，近几年表面涂层法和表面接枝法也发展迅速，特别是基于纳米材料和高分子材料的碳纤维表面改性方法研究较多，在实验室取得了良好的效果，有望成为新一代在线配套的表面处理方法。
1、阳极氧化法阳极氧化法通常是在电解质溶液中以碳纤维为阳极、石墨板为阴极对碳纤维表面进行电化学处理。
电解质溶液种类较多,主要可以分为酸性、碱性及中性三种。
酸性电解质主要为无机含氧酸,如硫酸、硝酸、磷酸、硼酸等;碱性电解质有氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化镁磷酸钾、磷酸钠等;中性电解质主要有硝酸钾、硝酸钠以及碳酸氢铵、碳酸铵、磷酸铵等铵盐类电解质。
碳纤维增强改性PVC拉伸强度的研究
高速混合机 ：Ｇ ． ０ ，北京塑料机械厂 ；双辊 Ｈ１ Ｙ ０ 开炼机 ：Ｘ （）Ｋ１０×３０ Ｓ ．０ ２ ，无锡市 第 一橡 塑机 械设
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第 ３ 卷 增 刊 ６ ２０ 年 ６ ０８ 月
碳 纤维 增 强 改性 Ｐ Ｃ拉伸 强 度 的研 究 Ｖ
褚 衡 ，王春娥 ，李纯 清
（ 湖北工业大学化学与环境工程学 院，湖北 武汉 ４０６ ） ３０ ８ 摘要 ：研究了碳纤维增 强改性 Ｐ Ｃ的拉伸强度 ，讨论了碳纤维及偶联剂用量对拉伸强度的影响 。结果表明，在碳 Ｖ 纤维的用量为 ｌ． 份 ，偶联剂的用量 为 ００３ 时，Ｐ Ｃ的拉伸强度达到最大 ，为 ９ Ｐ 左右 ，此时材料 的密度约为 １７ ．８ 份 Ｖ ０Ｍ ａ
１２ 主要设 备和仪器 ．
碳 纤维增 强树脂 基复合 材料具 有一 系列 的优 良性 能【 ：较 高 的 比强 度 、比模 量 、压 缩 强 度 和 剪 切 强 ｊ
度 ；耐疲劳 ，热膨 胀 系 数小 ，具 有 明显 的各 向异 性 ；
耐磨擦 ， 抗磨损 ； 耐腐蚀 ， 碳纤维在酸 、碱、盐和溶
备厂 ；平板 硫 化 机 ：Ｑ Ｂ３０ｘ３０ｘ２ Ｌ ．５ ５ ，无锡 市 第 一 橡 塑机械设 备厂 ；４ 压力 成型机 ：Ｓ－５ ５ｔ Ｌ４ ，上 海第一 橡胶 机械 厂 ；电热 鼓风 干燥 机 ：Ｃ ＩＩ Ｅ ＳＯ． ，重 庆 四达 ２
碳纤维如何增强复合材料的力学性能
碳纤维如何增强复合材料的⼒学性能2019-08-20摘要：碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的应⽤范围进⼀步扩⼤，不难看出，这种材料因其较好的综合性能远远超越了单⼀组合的材料模式。
本⽂试图对碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的⼒学性能进⾏深⼊的研究。
本⽂使⽤了简单概述，也采⽤了重点分析的研究策略，梳理了对研究对象的概述和主要的性能特点。
关键词：碳纤维；复合材料；⼒学性能本⽂以碳纤维增强热塑性树脂基复合材料为研究对象，对相关的概念和内容进⾏了梳理和总结。
其中概括了碳纤维的性质性能，对复合材料的概念进⾏了阐述，最后对碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的⼒学性能作了详尽的分析说明。
1.关于碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的概述⑴复合材料的概念：⾯对传统、单⼀组分的材料已经难以满⾜现在应⽤需要的现实状况，开发研制新材料，是解决这个问题的根本途径。
运⽤对材料改性的⽅法，来改善材料的性能是可取的。
⽽材料改性的⽅法中，复合是最为常见的⼀种。
国际标准化组织对于复合材料的概念有明确的界定：复合材料是指由两种或两种以上不同化学性质和物理性质的物质组成的混合固体材料。
它的突出之处在于此复合材料的特定性能优于任⼀单独组分的性能。
⑵复合材料的分类简介：复合材料的有⼏种分类，这⾥不作⼀⼀介绍。
只介绍两种与本论⽂相关的类别划分。
如果以基体材料分类，复合材料有⾦属基复合材料；陶瓷基复合材料；碳基复合材料；⾼分⼦基复合材料。
本⽂讨论的是最后⼀种⾼分⼦基复合材料，它是以有机化合物包括热塑性树脂、热固性树脂、橡胶为基体制备的复合材料。
第⼆，如果按增强纤维的类别划分，就存在有机纤维复合材料、⽆机纤维复合材料、其他纤维复合材料。
其中本⽂讨论的对象属于⽆机纤维复合材料这⼀类别，因为碳纤维就是⽆机纤维复合材料的其中⼀种。
特别值得注意的是，当两种或两种以上的纤维同时增强⼀个基体，制备成的复合材料叫做混杂纤维复合材料。
实质上是两种或两种以上的单⼀纤维材料的互相复合，就成了复合材料的“复合材料”。
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碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融 的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理 及石墨化等工艺制成的。
碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体 复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合 材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构 材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特 性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定 性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。
效果评价
通过一系列配方和测试,CE/PP复合材料具有下列基本特性 1)复合材料的拉伸强度随着碳纤维的含量增加而增加,但材料
的抗冲击性能稍有下降,碳纤维的质量分数以30%为宜. 2)复合材料的流动性随着碳纤维含量增加而下降,而材料的结
晶度有所提高. 3)复合材料的导电性能随着碳纤维含量增加有明显改善,碳纤
优势
1、高强度（是钢铁的5倍） 2、出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的高 温) 3、出色的抗热冲击性 4、低热膨胀系数(变形量小) 5、热容量小（节能） 6、比重小（钢的1/5） 7、优秀的抗腐蚀与辐射性能
pp/碳纤维导电塑料
1.选材
1)碳纤维(CF) 2)聚丙烯(PP) 3)硫酸(浓度92%)工业级 4)高锰酸钾
2.制备方法
碳纤维表面处理→碳纤维和PP混炼拉片→造粒→注 射试样(压制试样) →测试
性能分析
(1)碳纤维的表面处理对性能的影响 未经表面处理的 碳纤维,表面存在许多沉积物.用它作增强材料时,纤维 与树脂表面的粘接性能较差.复合材料受力时,易造成 纤维被拉出,负荷不能被传递,材料形成剪切破坏.本实 验用5%KMnO4和硫酸混合液.碳纤维表面氧化处理后, 用蒸馏水冲洗呈中性,然后干燥处理.实验表明,对碳纤 维的表面处理,温度为60~70℃,处理时间为12~15分钟 时为最佳,否则会产生氧化不足或氧化过量,影响纤维 的性能.
碳纤维增强改性
二组制造
碳纤维的简介
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量 随种类不同而异，一摩擦、导电、导热及耐腐 蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各 向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现 出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢 的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa 以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa 亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之 比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为 59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。
维的质量分数在10%~30%时,材料具有永久性防静电效果. 4)用CF/PP复合材料开发高强度,防静电管等塑料制品,应用于
各行业是可行的