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纤维增强聚苯硫醚复合材料的国内外研究进展

发布时间:2019/7/30 16:45:40阅读人次:1469

 聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)英文简写为 PPS,是一种新型高性能热塑性树脂。聚苯硫醚分子结构比较简单,分子主链由苯环和硫原子交替排列,大量的苯环赋予 PPS 以刚性,大量的硫醚又提供柔顺性,使其具有分子结构对称以及高结晶度的特性。因此,PPS具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点,在电子、汽车、机械及化工领域均有广泛应用。

      Yusuke Chiba. Masaru Ishikawa等非常关注长短纤维对PPS复合材料体系的影响。研究发现,当复合材料中玻璃纤维的平均长度较短,材料受到外界破坏时,裂缝的出现主要由纤维的拔出引起的,因为短纤维的拔出需要的能量较少,极易发生;当纤维的平均长度提高时,裂缝的产生主要是由于界面中纤维和树脂发生相对的滑移导致界面粘结下降而引起的裂纹沿着纤维不断生长。纤维的有效长度越长,纤维拔出,或者界面脱粘时,受到的摩擦阻力增大,所需要的能量也随之增大。

       L.TALEB等研究了碳纤维织物增强PPS复合层压板的温度适应性情况。分别考察在室温和120 0C两温度下进行拉伸和开口拉伸测试,研究表明复合材料在飞时树脂的粘弹性变强,纤维和基体树脂间的结合效果下降,但复合材料板材的其他力学性能拉受温度的影响并不明显,下降幅度在5%之下。

      Lin YeZuo-Rong Chen等人对CF/PPS热塑性复合材料结构的热分解和二次粘结进行了分析研究。研究指出,在高温和高外在应力作用的条件下,纤维网络会松动,树脂基体会再次移动,而这些都是影响到材料性能。他们提出了一个临界应力,由纤维的蠕动行为所决定,来衡量制品是否会发生层间破坏或者二次加固。

       Mohammed Naffakh等通过熔融混合和热压成型的工艺制备了无机颗粒二硫化物/CF/PPS复合材料层压板材,并对体系的热稳定性、力学性能和耐摩擦性能的影响进行了研究。

    J.ChauchardT. Vu-Khanh等人对连续CF/PPS复合材料的制备和力学性能进行了大量的研究,结果发现可以通过树脂的形态控制、模塑工艺条件的变化进行有效的调节,最终获得高强度的制品,以满足市场的需求。

    T.P.Murtha等人研究了GF/PPS复合材料的性能受外界因素的影响规律。研究表明,力学性能在高温、高湿环境下呈下降趋势,且受到在环境中暴露时间影响,时间越一长,下降越明显:但其尺寸稳定性保持良好。

       Jingyao Cao, Leishan Chen等人[[6z}研究了热循环温度对CF/PPS复合材料的热膨胀系数(CTE)、拉伸性能的影响。研究发现,热循环温度升高时增加了PPS的结晶度,融化所需要的热量也随之增加。通过CTE测量,考察热循环对各向异性的复合材料中纤维的在轴向和横向的取向效果。它指出,结晶度的增加提高了纵向方向的拉伸模量,同时横向的拉伸模量会降低。

      替代铝合金作为飞机座框材料,减轻整体质量,美国目前成功采用了CF/PPS复合材料。市场中应用广泛的复合材料丁epex就是由性能优异的Ticona某牌号的聚苯硫醚树脂与碳纤维复合形成的。比金属相比,这种复合材料具有低成本,易加工等优点,成本能减少20%-50%。美国公司成功研制了符合FDA标准玻纤增强PPS复合材料,替代了市场常用的金属泵。为替代惯用的材件制备飞机部件,荷兰Fokker公司采用Cetex玻纤增强聚苯硫醚的复合材料作为机翼结构件。相比之下,该部件更为轻巧,具有更高冲击强度,耐高温,耐燃料、耐化学腐蚀。