單向CF/PA6復(fù)合材料的老化性能及其壽命研究解讀

　　近年來，隨著環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，汽車工業(yè)正積極尋求節(jié)能減排的有效途徑。碳纖維(CF)增強(qiáng)尼龍6(PA6)復(fù)合材料因其優(yōu)異的機(jī)械性能和輕量化特點(diǎn)，成為了新一代汽車制造中不可或缺的材料之一，廣泛應(yīng)用于車門、電池盒等關(guān)鍵部件。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，特別是在濕熱環(huán)境下，這類材料的長期耐老化性能如何，是許多人關(guān)注的問題。

　　通過單向CF/PA6預(yù)浸料，通過在280℃和4MPa條件下壓制3.5分鐘，并冷卻至室溫制備出纖維體積分?jǐn)?shù)約為50%的復(fù)合材料板。把試樣置于蒸餾水熱水浴中，在25℃、60℃和80℃下分別進(jìn)行不同時(shí)間的濕熱老化處理。通過比對吸濕測試、三點(diǎn)彎曲測試以及掃描電子顯微鏡(SEM)觀察等方法，來探究單向CF/PA6復(fù)合材料的吸濕規(guī)律、力學(xué)性能變化趨勢及微觀形貌演變情況。

　　吸濕行為：

　　在25℃和60℃下，復(fù)合材料的吸濕行為遵循擴(kuò)散定律，這表明在較低溫度條件下，水分的滲透速率相對穩(wěn)定。

　　但在80℃時(shí)，最終階段出現(xiàn)了偏離擴(kuò)散的現(xiàn)象，大概率是由于樹脂降解導(dǎo)致的質(zhì)量減少超過了水分吸收帶來的質(zhì)量增加。

　　力學(xué)性能變化：

　　隨著老化時(shí)間和溫度的增加，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度顯著下降。例如，在25℃、60℃和80℃下老化120天后，彎曲強(qiáng)度分別降低了22.78%、25.0%和26.25%。這一數(shù)據(jù)清晰地顯示了溫度對復(fù)合材料性能的影響。

　　相比之下，彎曲彈性模量的變化相對較小，表明其受濕度影響較小。

　　界面黏合性：

　　SEM觀察結(jié)果表明，隨老化條件加劇，CF與PA6樹脂之間的界面黏合逐漸惡化。尤其是在較高溫度條件下，纖維表面附著的樹脂減少，導(dǎo)致界面脫黏現(xiàn)象更加明顯，這直接影響了復(fù)合材料的整體性能。

　　盡管CF/PA6復(fù)合材料在濕熱環(huán)境下會發(fā)生一定程度的性能退化，但通過合理的防護(hù)措施或材料改性，可以有效延長其使用壽命。國內(nèi)碳纖維復(fù)合材料制造商智上新材料成功研發(fā)出基于PA6的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向預(yù)浸帶，針對產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中的耐老化性能也進(jìn)行了專項(xiàng)技術(shù)攻破，其中就包括通過改性來提升浸漬率，讓其脫黏現(xiàn)象不明顯，更好的保證了產(chǎn)品能夠應(yīng)用到多行業(yè)多領(lǐng)域中去。

　　智上新材料的熱塑性預(yù)浸帶生產(chǎn)線已全面投產(chǎn)，產(chǎn)品寬度覆蓋250mm至300mm，單向帶可進(jìn)行分切，能夠滿足多樣化的市場需求。為了適應(yīng)不同行業(yè)場景，該公司推出了包括PPS、PEEK等多種熱塑性樹脂基體的預(yù)浸帶系列。這些產(chǎn)品通過將高端工程塑料與連續(xù)碳纖維相結(jié)合，形成了性能多樣、應(yīng)用廣泛的熱塑性復(fù)合材料體系。無論是航空航天領(lǐng)域的高溫耐受要求，還是汽車制造中的輕量化需求，智上新材料的產(chǎn)品都展現(xiàn)出強(qiáng)大的適應(yīng)性。