【摘 要】
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尼龙6（PA6）作为通用工程塑料之一,具有耐磨损、耐化学腐蚀、韧性好等特点,与纤维增强体制成的复合材料可广泛应用于军事装备、汽车、风电叶片等领域。尼龙6的阴离子聚合具有单体黏度低、反应速度快、产物聚合度高的特点,利用尼龙6阴离子原位聚合可避免传统熔融浸渍法制造连续纤维增强热塑性树脂复合材料时纤维难以浸渍完全的问题。本研究制备了纤维含量在48%左右,力学性能良好的碳纤维增强PA6复合材料。实验以己内
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尼龙6（PA6）作为通用工程塑料之一,具有耐磨损、耐化学腐蚀、韧性好等特点,与纤维增强体制成的复合材料可广泛应用于军事装备、汽车、风电叶片等领域。尼龙6的阴离子聚合具有单体黏度低、反应速度快、产物聚合度高的特点,利用尼龙6阴离子原位聚合可避免传统熔融浸渍法制造连续纤维增强热塑性树脂复合材料时纤维难以浸渍完全的问题。本研究制备了纤维含量在48%左右,力学性能良好的碳纤维增强PA6复合材料。实验以己内酰胺作为单体原料,己内酰胺钠（C10）作为引发剂,双酰化内酰胺-1,6-己二胺（C20）作为活化剂,首先探究了适用于反应注射拉挤成型（RIP）的树脂合成工艺,其次根据PA6阴离子聚合的特点,自行研制搭建了反应注射拉挤成型实验平台,最后利用该设备制备了碳纤维增强PA6复合材料,探究了不同工艺条件下复合材料的热行为、力学性能以及微观形貌。具体研究内容如下:（1）RIP工艺需要树脂具有快速固化且聚合度高的特点,因此对影响PA6阴离子聚合反应的多个因素展开研究。探讨了不同引发剂、活化剂含量以及聚合温度对聚合物的反应时间、单体转化率、特性黏数、熔点和结晶度的影响,测试了不同浸胶温度下活性料的黏度适用期,从而得到适用于RIP工艺的树脂合成工艺。（2）PA6阴离子聚合需要反应设备具有抽真空、氮气保护、加热保温、精确计量等功能,因此根据反应要求及工艺特点,研制了小型反应注射成型设备,并与拉挤系统相结合,搭建了反应注射拉挤成型实验平台。在此基础上,提出了可实现连续注胶的反应注射设备的设计思路,为后期工业化连续生产提供参考。（3）通过自行研制的RIP实验平台制造了碳纤维增强PA6复合材料。利用水分测试仪确定了反应罐内原料的除水工艺,对比了不同聚合温度下复合材料的转化率、特性黏数、热行为、力学性能以及微观形貌。研究结果表明,本实验制得的复合材料纤维含量在48%左右,且纤维浸润情况良好,未发现明显空隙,在180℃下,特性黏数最高,材料的力学性能也表现最优,拉伸强度达到1660MPa,弯曲强度达到847MPa,层间剪切强度达到43MPa。通过扫描电镜观察到纤维和树脂间有着良好的界面结合性。
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