基于收敛口模诱导纤维取向的碳纤维复合材料制备方法

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作   者：

王治辉;  陈占春;  刘江林;  梁建国; 

作者机构：

太原理工大学机械工程学院; 

关键词：

直接复合压缩成型;  纤维取向;  碳纤维;  复合材料;  收敛口模; 

期刊名称：

工程塑料应用

i s s n：

1001-3539

年卷期：

2025 年 53 卷 003 期

页   码：

79-88

摘   要：

直接复合压缩成型(DCCM)技术因其高效和低成本的特点越来越多地被应用于汽车行业碳纤维复合材料复杂零部件的生产制造。为解决由DCCM技术制备的碳纤维/尼龙6 (CF/PA6)复合材料制品力学性能差、纤维取向紊乱的问题，使用收敛口模，采用熔体剪切流动诱导纤维取向的方法，制备具有良好纤维取向的坯料，然后通过压缩成型制备具有良好力学性能的CF/PA6复合材料。对复合材料中心截面抛光，使用ImageJ软件中的OrientationJ插件对抛光平面显微图中纤维取向角分布进行识别提取。通过对纤维取向角统计分布数据进行正态分布拟合来表征纤维取向程度，定量分析了CF/PA6复合材料在挤出过程中纤维质量分数、纤维长度和挤出宽度对纤维取向分布的影响。结果表明，纤维长度对纤维取向影响较小，纤维质量分数对纤维取向影响较大，而挤出宽度对复合材料中的纤维取向影响最大。当挤出宽度从8 mm增加到14 mm时，纤维沿挤出方向取向角正态分布方差增加了26.05，纤维取向程度被严重削弱。与随机取向的复合材料相比，当纤维质量分数为30%、纤维取向角为0°、挤出宽度为8 mm、纤维长度为212μm时，复合材料的拉伸强度提高了23.94%。