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碳纤维织物增强聚苯硫醚pps复合材料的制备及性能

发布时间:2019/10/11 16:44:33阅读人次:1609

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料与热固性树脂基复合材料相比,具有以下优点: ①较好的耐湿热性; 制件可重复加工、回收利用;③可快速成型且成型方法多样;④预浸料可长期保存等,因而成为一个异常活跃的研究领域。然而,由于热塑性树脂基体的加工温度高、黏度大,给生产制备高性能的纤维增强热塑性复合材料带来了不少困难。

因此,要扩大热塑性树脂基复合材料的应用,关键是发展合适的加工工艺。有研究员研究了玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的复合固化模型,得到的模型与实验值相符,能有效指导实践。王玉琦采用粉末成型法研究了制备碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的工艺,确定了较理想的工艺参数。张随山等采用悬浮-熔融法制备了连续纤维增强聚苯硫醚复合材料预浸料,并优化了模压工艺参数。

薄膜叠压法是应用最早的浸渍工艺之一,适用于任何能制膜的热塑性树脂,其基本过程如图 1所示。聚苯硫醚(PPS)具有优异的力学性能、热稳定性、化学稳定性、阻燃性等,是一种具有良好加工成型能力的半结晶性热塑性特种工程塑料。本研究通过薄膜叠压法制备了 CFF/ PPS 复合材料预浸料,然后将多层预浸料热压成型,制作出性能优异的CFF / PPS 复合材料层压板。通过研究热压温度、热压压力和热压时间等工艺参数对复合材料力学性能的影响,确定了理想的工艺参数。

结果表明:

(1)通过优化工艺参数,制备了性能优异的碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料层压板,可见用薄膜叠压法制备CFF / PPS 复合材料层压板是完全可行的。确定了理想的加工窗口为热压温度320-330 ,热压压力0.150.2MPa ,热压时间8~10min

(2)随着热压温度的升高,材料的性能呈上升趋势,但超过320 后这种趋势减缓,温度继续升高 PPS 将迅速交联影响材料性能。但不同交联程度对拉伸性能和弯曲、层间剪切

性能的影响不尽相同。

(3)纤维的屈曲将严重影响材料的性能和外观。在较高压力下,粘稠状树脂的流动将对纤维造成挤压,引起纤维的屈曲。若采用逐级缓慢加压的办法则可适当提高压力。

(4) CFF / PPS 复合材料的凹坑深度 单位厚度冲击能量曲线和CAI-凹坑深度曲线在相近凹坑深度处均存在对应的拐点,该拐点是不同损伤形式的转变点。对 CFF / PPS复合材料层压板而言,单位厚度冲击能量为4.7/mm 可作为表征其损伤阻抗的一个重要特征量; CAI值为120MPa可作为表征其损伤容限的一个重要特征量。