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碳纖維增強尼龍（CF/PA）

 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。

    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/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**，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Wikon-Fiberfil公司開發(fā)了含碳纖維40%的PA66復(fù)合材料，牌號為NylamM1501，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。