连续芳纶纤维增强PA12长丝及其3D打印复合材料的工艺优化

摘要整理

本文提出了一种多级纤维铺展工艺用于制备高性能连续芳纶纤维增强尼龙12（CAF/PA12）复合材料。研究了铺展辊冠半径、铺展辊轴向高度和牵伸速度对纤维浸润效果和长丝性能的影响。制备的长丝纤维体积分数约为30%，最大拉伸强度和模量分别为839.89 MPa和41.35 GPa，相比未铺展长丝分别提高了34.36%和34.30%。研究了打印温度、层厚与打印间距组合等打印工艺参数对试样横向拉伸性能的影响，打印试样的横向拉伸强度和拉伸模量分别达到13.988 MPa和1.293 GPa。同时考察了冲击能量和铺层序列对试样低速冲击性能的影响。结果表明，正交铺层[0/90/0/90]₂试样的冲击阈值能量为50 J，准各向同性[0/45/90/-45]₂试样表现出优异的抗冲击性能，冲击载荷达4.939 kN。试样的主要失效模式包括宏观和微观基体裂纹、表面屈曲、纤维断裂和分层。该工艺成功制备了纤维含量约30%的连续芳纶增强PA12长丝，纤维铺展倍数与长丝拉伸性能呈正相关，主要受铺展辊轴向高度影响。纤维取向对低速冲击性能有显著影响。

相关论文