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碳纤增强尼性能优势、注塑注意事项及适用范围解析

文章出处:徐州腾飞工程塑料有限公司   发布时间:2018-08-07 16:01:28    点击数:-   【
碳纤增强尼龙有高强度、高刚性、高韧性的特点,是一种的力学性能优异的新材料,比较常规性的玻纤增强尼龙,具有无可比拟的优越性。徐州腾飞工程塑料有限公司为您介绍:碳纤增强尼性能优势及适用范围解析。

碳纤增强尼龙颗粒


一、碳纤增强尼龙的性能解析

碳纤增强尼龙具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特点,与玻璃纤相比,模量高3~5倍,因而是一种获得高刚性和高强度尼龙材料的优良增强材料。碳纤增强尼龙可分为长(连续)纤增强和短纤增强两大类。纤长度可从300~400m到几个毫米不等。

根据碳纤长度、表面处理方式及用量的不同,还可以制备综合性能优异、导电性能各异的导电材料,如抗静电材料、电磁屏蔽材料、面状发热体材料、电极材料等。碳纤增强尼龙材料近年来发展很快,因为尼龙和碳纤都是各自领域性能优异的材料,其增强尼龙综合体现了二者的优越性,强度与刚性比未增强尼龙高很多,高温蠕变小,热稳定性显着提高,尺寸精度好,耐磨,阻尼性优良,与玻纤增强尼龙相比有更好的综合性能。

碳纤增强尼龙


碳纤增强尼龙性能结论:

1、碳纤增强尼龙的弯曲强度、弯曲弹性模量、冲击强度和平面剪切强度随碳纤含量的增加而提高。

2、碳纤增强尼龙的摩擦系数和磨损量随着载荷的增加而降低。

3、碳纤增强尼龙的磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损。

二、碳纤增强尼龙具备了代替金属的优异性能,且质轻高韧,易于加工,其应用范围几乎涉及国民经济的各个领域

1.汽车工业:碳纤增强尼龙增强尼龙广泛应用于汽车工业,这主要是因为上述材料的耐油性、耐磨性和抗蠕变性极佳,代替传统的金属材料时具有重量轻的优势。包括PA66 在内的多种工程塑料被碳纤增强后正逐渐取代早先汽车用金属压铸构件,如燃料箱等。在美国、西欧和日本,尼龙几乎用于汽车的所有部位,如发动机部位、电气部位和车体部位。碳纤增强尼龙增强尼龙具有较强的耐疲劳能力,这种特性使其应用于汽车内燃机同步驱动齿轮的制造。德国重型柴油机就使用了这种材料制造齿轮、管接头等零件。

2.国防工业:碳纤增强尼龙材料可代替金属,主要用于国防与宇航领域。美国MX导弹使用40%碳纤增强PA66代替铝合金制造导弹发动机部件。英国亨廷公司开发的火箭筒的筒体大部分为碳纤增强尼龙制造,两节型的发射筒用长纤卷绕法制造,箭弹弹尾也由上述材料制成。

3.航空航天:碳纤增强尼龙比传统的铝材轻19%,这对提高速度、节省燃料极其有利。美国LNP公司使用碳纤增强PA612制造波音757飞机发动机上的一些部件。他们用碳纤加入量40%的PA612注射成型尺寸为20.32cm× 30.48cm、厚度为0.0381cm的发动机气窗部件,有效使用期达20年以上,具有良好的经济性和长效性。

碳纤增强尼龙适用范围


4.文体用品:制造网球拍和高尔夫球棒,也可用其制造头盔、汽车防撞杠和机器人手臂等。

三、玻纤增强尼龙注塑注意事项

1、根据碳纤长度、表面处理方式及用量的不同,还可以制备综合性能优异、导电性能各异的导电材料,如抗静电材料、电磁屏蔽材料、面状发热体材料、电极材料等。碳纤增强尼龙材料近年来发展很快,因为尼龙和碳纤都是各自领域性能优异的材料,其增强尼龙综合体现了二者的优越性,强度与刚性比未增强的尼龙高很多,高温蠕变小,热稳定性显著提高,尺寸精度好,耐磨,阻尼性优良,与玻纤增强尼龙相比有更好的综合性能。

2、碳纤不耐剪切,在螺杆组合设计上要保证剪切力适当,使纤长度在要求的尺寸范围内。在熔融区要保证尼龙充分熔融,在捏合区要适当减少捏合元件,以保证碳纤有一定的长度,才能产生较好的增强效果。在双螺杆挤出中,在保证碳纤在尼龙基体中分散良好的前提下,应尽可能保证碳纤有较大的长径比,以最大限度地发挥碳纤的增强作用。

3、碳纤是综合性能很全面的材料之一,其价格也较为昂贵。使用碳纤增强尼龙,在提高尼龙的多项性能的同时,也使得制成品的成本及加工难度相应提高。因此在满足使用条件及设计余量的情况下,碳纤有一经济加入量。

4、碳纤增强PA66和纯PA66的剪切应力随剪切速率的提高而增大,在应力相同的情况下,碳纤增强PA66的剪切速率大于纯PA66的剪切速率。由于在碳纤增强PA66中, 碳纤相当于固体粒子,在一定的剪切应力下有流动滞后作用,从而表现出剪切速率比纯PA66的要大。纯PA66的表观黏度随剪切速率增加而减小,表现为假塑性特征。碳纤与PA66分子间容易产生界面滑移,因而熔体黏度比纯PA66低。但是,随着剪切速率的增大, 一方面,固体粒子的流动滞后作用变得明显,另一方面,碳纤的粒子尺寸受应力作用而变小,粒子数增加,从而使得表观黏度增加,这对加工不利。所以在制备碳纤增强尼龙时要注意这一点。

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