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湿法制备长碳纤维增强聚苯硫醚复合材料的性能

发布时间:2019/8/2 16:43:54阅读人次:1676

聚苯硫醚(PPS)是苯环在对位上与硫原子相联而构成的大分子线型刚性结构热塑性树脂,具有优良的耐高温、耐腐蚀、阻燃、尺寸稳定性好等优点。作为一种工程塑料,它具有良好的力学性能,但纯聚苯硫醚是一种硬而脆的聚合物,因此需要进行改性增韧后,才能作为结构件在航空航天、汽车、机械工业、体育用品等领域使用。

通过碳纤维增强聚苯硫醚(CF/PPS)树脂来提高制品的冲击强度,是一个可以有效解决 PPS 树脂韧性差的方法。目前,对于 CF/PPS 复合材料的研究主要集中于碳纤维织物增强聚苯硫醚和短碳纤维增强聚苯硫醚材料,而对长碳纤维增强聚苯硫醚(LCF/PPS)复合材料的研究较少。LCF/PPS复合材料的制备可以采用湿法浸渍、熔融浸渍、挤出混炼工艺等,其中湿法浸渍可以避开树脂高温熔融过程,且可以获得良好的分散性。故本文通过湿法浸渍工艺获得混合坯料,经模压成型制备LCF/PPS 复合板材,并考察了碳纤维在水中浓度及在复合板材中的含量和长度对板材的冲击、弯曲性能影响。

采用自制的搅拌装置,以12L水为介质,称取一定质量的碳纤维和聚苯硫醚纤维,开启搅拌,设置搅拌转速为 200r/min,当搅拌速度稳定后,慢慢加入纤维和分散剂,搅拌 15min 后快速排尽水,获得混合纤维坯料。将混合坯料置于110℃的烘箱内干燥12h后,铺放在模具中,经模压成型制备成复合板材。成型工艺:成型温度为 335℃,成型压力为 1.5MPa,预热时间为 20min,保温、保压时间为30min,自然冷却。缺口冲击性能按照 GB 1843-96 进行测定;弯曲性能按照 GB/T 9341-88 进行测定。

结果表明:采用湿法浸渍工艺成功地制备了长碳纤维增强聚苯硫醚复合材料,将模压成型后制得的复合板材进行力学性能测试,当碳纤维在水中湿法分散的浓度为 0. 5g/L,长度和含量分别为 9mm45%时,可以得到高性能的 LCF/PPS复合材料,冲击强度为49. 1kJ/m2,弯曲强度 和模量为178. 51MPa 18. 56GPa