用碳纖維增強尼龍材料近年來發(fā)展很快，因為尼龍和碳纖維都是工程塑料領域性能優(yōu)異的材料，其復臺材料綜臺體現(xiàn)了二者的優(yōu)越性，如強度與剛性比未增強的尼龍高很多，高溫蠕變小，熱穩(wěn)定性顯著提高了，尺寸精度好，耐磨。阻尼性優(yōu)良，與玻纖增強相比有更好的性能。
因而碳纖維增強尼龍(CF／PA)復合材料近年來發(fā)展很快。目前國內(nèi)外CF／PA復合材料主要是以短切或長碳纖維增強PA6、PA66等基體。
1、CCF／MCPA復合材料的摩擦系數(shù)和磨損量隨著載荷的增加而降低。
2、CCF／MCPA復合材料的彎曲強度、彎曲彈性模量、沖擊強度和平面剪切強度隨碳纖維含量的增加而提高。
3、CCF／MCPA復合材料其磨損機制主要是磨粒磨損和粘著磨損。
短碳纖維復合材料加工性好，長碳纖維復合材料則具有較好的力學性能。而三維編織復合材料具有整體性和力學結構合理兩大特點。三維編織復合材料作為一種結構與功能完美結合的先進紡織復合材料越來越受到人們的重視。
由于其異型件一次編織成型，纖維貫穿材料的三個方向形成三維整體網(wǎng)狀結構，所以從根本上解決了傳統(tǒng)復合材料沿厚度方向的剛度和強度性能較差，面內(nèi)剪切和層間剪切強度低，易分層且沖擊韌性和損傷容限低等缺點。


碳纖維具有質(zhì)輕、拉伸強度高、耐磨損、耐腐蝕、抗蠕變、導電、傳熱等特點，與玻璃纖維相比，模量高3~5倍，因而是一種獲得高剛性和高強度尼龍材料的優(yōu)良增強材料。碳纖維復合材料可分為長（連續(xù)）纖維增強和短纖維增強兩大類。纖維長度可從300~400m 到幾個毫米不等。過去10年中，人們在改進不同種類的碳纖維復合材料加工方法和性能方面投入了大量的研究。從預浸樹脂到模塑法加工，從短纖維摻混塑料注射加工到層壓成型，在碳纖維復合材料及制品制作方面積累了很多成功的經(jīng)驗。目前普遍認為，長（連續(xù)）纖維有高強、高韌方面的優(yōu)越性，短切纖維有加工性好的特點。因此，長碳纖維復合材料在加工上完善成型工藝、短碳纖維復合材料進一步提高力學性能是碳纖維復合材料發(fā)展的方向。
　　根據(jù)碳纖維長度、表面處理方式及用量的不同，還可以制備綜合性能優(yōu)異、導電性能各異的導電材料，如抗靜電材料、電磁屏蔽材料、面狀發(fā)熱體材料、電極材料等。碳纖維增強尼龍材料近年來發(fā)展很快，因為尼龍和碳纖維都是各自領域性能優(yōu)異的材料，其復合材料綜合體現(xiàn)了二者的優(yōu)越性，強度與剛性比未增強的尼龍高很多，高溫蠕變小，熱穩(wěn)定性顯著提高，尺寸精度好，耐磨，阻尼性優(yōu)良，與玻纖增強尼龍相比有更好的綜合性能，如表所示。
注：（）內(nèi)為吸水時的值，無增強纖維時的含水率為2.5,含增強纖維15%、30%、40%時含水率分別為1.9%、
　　1.6%、 1.5%;線脹系數(shù)用流動方向/垂直方向表示。
　　復合材料的力學性能主要與基礎樹脂、增強纖維性質(zhì)、纖維與樹脂界面的結合程度、成型擠出工藝、增強纖維的長度及分布狀態(tài)有關。要想得到高強度的碳纖維增強PA66，應盡量使碳纖維保持較大的長徑比，在螺桿組合得當?shù)那闆r下，保證碳纖維一定的長度是有可能的，一般長度分布在0.2~.30mm較大長度在0.5mm。
　　碳纖維增強尼龍與玻璃纖維增強尼龍有很大差異。碳纖維不耐剪切，在螺桿組合設計上要保證剪切力適當，使纖維長度在要求的尺寸范圍內(nèi)。在熔融區(qū)要保證尼龍充分熔融，在捏合區(qū)要適當減少捏合元件，以保證碳纖維有一定的長度，才能產(chǎn)生較好的增強效果。在雙螺桿擠出中，在保證碳纖維在尼龍基體中分散良好的前提下，應盡可能保證碳纖維有較大的長徑比，以較大限度地發(fā)揮碳纖維的增強作用。
　　碳纖維是綜合性能很全面的材料之一，其價格也較為昂貴。使用碳纖維增強尼龍，在提高尼龍的多項性能的同時，也使得制成品的成本及加工難度相應提高。因此在滿足使用條件及設計余量的情況下，碳纖維有一經(jīng)濟加入量。通過實驗，發(fā)現(xiàn)碳纖維加入量與制成的復合材料力學性能之間存在著圖所示的半定量關系。
碳纖維增強PA66和純PA66的剪切應力隨剪切速率的提高而增大，在應力相同的情況下，碳纖維增強PA66的剪切速率大于純PA66的剪切速率。由于在碳纖維增強PA66中， 碳纖維相當于固體粒子，在一定的剪切應力下有流動滯后作用，從而表現(xiàn)出剪切速率比純PA66的要大。純PA66的表觀黏度隨剪切速率增加而減小，表現(xiàn)為假塑性特征。碳纖維與PA66分子間容易產(chǎn)生界面滑移，因而熔體黏度比純PA66低。但是，隨著剪切速率的增大， 一方面，固體粒子的流動滯后作用變得明顯，另一方面，碳纖維的粒子尺寸受應力作用而變小，粒子數(shù)增加，從而使得表觀黏度增加，這對加工不利。所以在制備碳纖維增強尼龍時要注意這一點。


目前短碳纖維增強尼龍復合材料在汽車工業(yè)、體育用品、紡織機械、航空航天材料等領域已得到應用 ，但有關C3D／PA復合材料應用方面的報道并不多。隨著制備工藝的完善，性能的提高，相信在不遠的將來C3D／PA復合材料一定會得到廣泛的應用。
碳纖維/尼龍復合材料具備了代替金屬的優(yōu)異性能，且質(zhì)輕高韌，易于加工，其應用范圍幾乎涉及國民經(jīng)濟的各個領域。
1、汽車工業(yè)
碳纖維增強尼龍復合材料廣泛應用于汽車工業(yè)，這主要是因為上述材料的耐油性、耐磨性和抗蠕變性極佳，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料時具有重量輕的優(yōu)勢。包括PA66 在內(nèi)的多種工程塑料被碳纖維增強后正逐漸取代早先汽車用金屬壓鑄構件，如燃料箱等。在美國、西歐和日本，尼龍幾乎用于汽車的所有部位，如發(fā)動機部位、電氣部位和車體部位。碳纖維增強尼龍復合材料具有較強的耐疲勞能力，這種特性使其應用于汽車內(nèi)燃機同步驅(qū)動齒輪的制造。德國重型柴油機就使用了這種材料制造齒輪、管接頭等零件。
2、國防工業(yè)
美國印第安納公司開發(fā)了含碳纖維40%的PA66復合材料，其性能超過目前使用的其它高強度材料。這種材料可代替金屬，主要用于國防與宇航領域。美國MX導彈使用40%碳纖維增強PA66代替鋁合金制造導彈發(fā)動機部件。英國亨廷公司開發(fā)的火箭筒的筒體大部分為碳纖維增強尼龍制造，兩節(jié)型的發(fā)射筒用長纖維卷繞法制造，箭彈彈尾也由上述材料制成。
3、航空航天
美國比奇飛機公司研制的雙發(fā)小型公務機，其主機翼、鴨翼、穩(wěn)定翼、短艙等70%的部分使用了碳纖維增強/環(huán)氧/尼龍材料，新材料比傳統(tǒng)的鋁材輕19%，這對提高速度、節(jié)省燃料極其有利。美國LNP公司使用碳纖維增強PA612制造波音757飛機發(fā)動機上的一些部件。他們用碳纖維加入量40%的PA612注射成型尺寸為20.32cm× 30.48cm、厚度為0.0381cm的發(fā)動機氣窗部件，有效使用期達20年以上，具有良好的經(jīng)濟性和長效性。目前，波音公司正在用其制造民用飛機的機艙。
4、文體用品
日本Osaka公司計劃使用反應式注射方式生產(chǎn)尼龍/長碳纖維復合材料以滿足生產(chǎn)文體用品的要求。具體做法是：先使尼龍單體與預先放置的連續(xù)纖維進行混合，注射成型時再引發(fā)聚合使其成型。此方式適用于制造薄壁型產(chǎn)品。該公司計劃使用其制造網(wǎng)球拍和高爾夫球棒，也可用其制造頭盔、汽車防撞杠和機器人手臂等。


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