连续碳纤维增强聚酰胺6复合材料拉板的制备与性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.11.014

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (11): 81-86.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.11.014

连续碳纤维增强聚酰胺6复合材料拉板的制备与性能研究

宋泽明¹(), 万建成¹, 郝玉靖¹, 王帆², 周威¹, 彭飞¹

^1.国网电力工程研究院有限公司，北京 100055
^2.国网甘肃省电力公司建设分公司，兰州 730030

收稿日期:2024-02-23 出版日期:2024-11-26 发布日期:2024-11-21
作者简介:宋泽明（1987—），男，高级工程师，从事输电线路新型复合材料应用、检测及施工技术研究，619049358@qq.com
基金资助:
国家电网有限公司科技项目资助(5200?202333154A?1?1?ZN)

Preparation and performance of continuous carbon fiber reinforced polyamide 6 composite tensile rod

SONG Zeming¹(), WAN Jiancheng¹, HAO Yujing¹, WANG Fan², ZHOU Wei¹, PENG Fei¹

^1.State Grid Electric Power Engineering Research Institute，Beijing 100055，China
^2.State Grid GanSu Electric Power Company Power Grid Construction Division，Lanzhou 310014，China

Received:2024-02-23 Online:2024-11-26 Published:2024-11-21

摘要/Abstract

摘要：

采用连续碳纤维增强聚酰胺6预浸料通过缠绕⁃模压成型工艺制备复合材料拉板。采用自制的拉伸工装对复合材料拉板的拉伸性能进行评测，研究其破坏形式及失效机制。研究发现，增加模压成型压力可以减少复合材料中的孔隙，使孔隙缩小，减少内部缺陷，使结构更致密，提高拉板的拉伸强度。未加套环拉板拉伸破坏位置在其端部，外层纤维被拉塌劈裂，只有内层纤维一直起作用直至被拉断，拉伸强度较低。加套环拉板拉伸破坏位置是在侧面靠近轴套位置，纤维是拉断破坏，断裂截面比较平齐；整个拉伸过程中，套环的横向约束使所有纤维都能够很好地发挥抗拉作用，使其具有较高的拉伸强度。

关键词: 碳纤维复合材料, 聚酰胺6, 拉板, 缠绕?模压, 拉伸性能

Abstract:

Continuous carbon⁃fiber⁃reinforced polyamide 6 prepreg was used to prepare a composite pull rod through a winding⁃molding process. The tensile properties of the composite pull rod were evaluated by using a self⁃made tensile tool， and its failure mode and failure mechanism were studied. The results indicated that increasing the molding pressure could reduce the pores in the composite as well as the internal defects， make the structure more compact， and improve the tensile strength of the pull rod. The composite pull rod without a collar showed a tensile failure position at its end， and the outer fiber was pulled and split. Only the inner fiber worked until it was pulled and broken. In this case， the tensile strength was low. The composite pull rod with a collar showed a tensile failure position close to the shaft sleeve on the side. The fiber was broken， and the fracture section was relatively flush. During the whole tensile process， the transverse restraint of the collar enabled all fibers to play a good tensile role， resulting in higher tensile strength.

Key words: carbon fiber composite, polyamide 6, pull rod, winding?molding, tensile property

中图分类号:

TQ327.3

宋泽明, 万建成, 郝玉靖, 王帆, 周威, 彭飞. 连续碳纤维增强聚酰胺6复合材料拉板的制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(11): 81-86.

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图/表 13

图1 整体结构和拉板位置

Fig.1 Overall structure and tensile rod position

图2 复合材料拉板设计模型简图

Fig.2 Schematic diagram of design model of the composite tensile rod

图3 拉板模型

Fig.3 Model of the rod

厚度/

纵向拉伸模量/

GPa

横向拉伸模量/

GPa

剪切模量/

GPa

泊松比

纵向拉伸

强度/MPa

纵向压缩

强度/MPa

横向拉伸

强度/MPa

横向压缩

强度/MPa

层间剪切

强度/MPa

表1 碳纤维增强聚酰胺预浸带的力学性能

Tab.1 Mechanical properties of the carbon fiber reinforced polyamide prepreg

图4 拉板铺层

Fig.4 Tensile rod laying layer

图5 第1~40层的应力云图

Fig.5 Stress cloud maps of layer 1 to 40

图6 1#拉板

Fig.6 Tensile rod 1#

图7 2#拉板

Fig.7 Tensile rod 2#

图8 不同成型压力制备的复材拉板截面金相显微照片

Fig.8 Metallographic micrograph of section of the laminated tensile rods prepared at different forming pressure

图9 1#拉板拉伸破坏形式

Fig.9 Tensile failure form of rod 1#

图10 2#拉板拉伸破坏形式

Fig.10 Tensile failure form of rod 2#

图11 不同成型压力制备的复合材料拉板拉伸强度

Fig.11 Tensile strength of the composite rods prepared at different molding pressure

图12 2种复合材料拉板的载荷位移曲线

Fig.12 Load displacement curves of the two kinds of composite tensile rods

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Preparation and performance of continuous carbon fiber reinforced polyamide 6 composite tensile rod

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