高温下热塑性碳纤维增强尼龙PA6的老化特征分析_行业资讯_行业资讯

碳纤维增强尼龙复合材料在航空航天、国防军工、汽车工业等领域有着重要的用途，并且也取得了很好的效果。例如波音飞机零部件、英国的劳一80火箭筒的筒体大部分为碳纤维增强尼龙制造；美国NIX导弹使用碳纤维增强尼龙代替铝合金制造了导弹发动机部件；德国采用碳纤维尼龙增强材料制造汽车齿轮；同时在管接头零件等方面也有应用，目前国内也在积极开展碳纤维增强尼龙复合材料的研究与应用。
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随着碳纤维增强尼龙复合材料的广泛应用，该类材料的老化性能也越来越受到重视。研究表明，在使用或贮存环境下，复合材料性能会受到许多环境因子，如紫外辐射、氧、湿度、水、温度、微生物等的影响。这些环境因子通过不同的机制作用于复合材料，导致其性能下降、状态改变、直至损坏变质，通常称之为“腐蚀"或“老化"

碳纤维增强尼龙材料在使用和贮存的过程会受到多种环境因素的影响而产生老化现象，例如在高湿环境中的水分可以通过扩散或毛细作用渗入复合材料内部，导致复合材料的力学性能发生可逆和不可逆的改变。故而本次试验将针对碳纤维增强尼龙在高温环境下的老化规律进行研究，其中高温试验温度设置为70℃，试验时间为768h。

本次试验采用的碳纤维增强尼龙复合材料由苏州挪恩复合材料提供，苏州挪恩复材长期以来都专注碳纤维领域，并且在热塑性碳纤维方面研究成果丰富，例如自行研发了应用于骨骼医疗器械的碳纤维增强PEEK、应用于笔记本外壳的碳纤维增强PC等，提供的产品质量有保障。

根据试验记录显示，试验环境下的高温对该类产品及材料的外观无明显影响，试验过程中样品均未出现粉化、开裂和变色情况，也没有出现变形，这一试验结果也表明该类材料外观形貌上具有优良的耐高温特性。

在力学性能方面，高温试验过程中，定期对碳纤维增强尼龙复合材料的拉伸样和冲击样进行取样测试，拉伸强度在高温老化24h之后，由原始的142MPa下降至最小值117MPa，随着试验使劲的延长拉伸强度逐渐回升，试验768h后回复到141MPa。

冲击强度与拉伸强度相比具有相反的变化规律，在高温老化24h后冲击强度由原始值27kJ/m2上升至最大值40kJ/m2，随着试验时间的延长冲击强度逐渐下降，试验768h后为30kJ/m2。从试验开始24h，冲击强度出现急剧大幅度上升，然后开始小幅下降，而拉伸强度与冲击强度变化趋势正好相反，试验84h达到一个基本的稳定值。随着试验的进一步延长，到试验384h时该材料的冲击强度和拉伸强度性能在稳定值附近小幅度波动，变化幅度不大于10%。

碳纤维增强尼龙复合材料力学性70℃高温试验中的变化趋势表明：试验24h到384h，材料拉伸性能和冲击性能并未出现明显的下降趋势，即该材料在70℃下16天内不会出现明显的老化；但16天后，随着试验的延长，热老化过程中引起的基体分解以及纤维和树月旨基体的收缩差别增加而导致复合材料界面破坏，材料开始呈现出一定的老化特征，出现缓慢的热老化趋势。

也可以理解为碳纤维增强尼龙复合材料的冲击和拉伸性能需24h达到稳定值，16天后材料开始呈现出较缓慢的热老化趋势，其老化特征表现为拉伸强度逐渐升高而冲击强度逐渐下降。