简述碳纤维增强PEEK/PPS等特种工程塑料性能

2019-06-28

特种工程塑料是指综合性能更高,长期使用温度在150℃以上的工程塑料,这类材料包括: PEEK、PPS、TPI 等。以碳纤维为增强体和以这类特种工程塑料为基体形成的碳纤维增强特种工程复合材料具有优良的力学性能、耐磨及耐高温性,可以应用于航天、海洋或者医疗等领域,在某些方面表现出比热固性树脂甚至金属材料更为理想的应用优势。

 

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碳纤维增强聚醚醚酮

 

碳纤维增强聚醚醚酮( PEEK) 是目前极限耐热温度最高的热塑性塑料,其长期使用温度可以达到250 ℃,即使温度高达到300 ℃时,仍可保持非常好的力学性能。碳纤维改性聚醚醚酮材料不但可以提高聚醚醚酮本身的强度和刚性,还能赋予这类材料以导电性和耐磨性。例如,30%碳纤维增强的PEEK与纯PEEK树脂相比,其耐磨性显著提高。无锡智上新材料科技有限公司通过对碳纤维的纤维张力、熔融浸渍效果及复合材料力学性能三者之间的关系进行系统考察,发现一定的纤维张力更加有利于纤维的分散,当张力过大时,纤维易集束,反而不利于浸渍。与此同时,纤维张力的大小对其复合材料的抗拉伸强度和抗拉伸模量也有较大的影响。无锡智上新材通过工艺改良的方式对PEEK树脂和碳纤维进行熔融共混,成功解决了聚醚醚酮材料熔体黏度大,难于浸渍处理等关键问题,有效提升了材料的加工性能,并使复合材料的耐磨性得到了较好的改善,可以应用于骨科医疗器械及需要耐高温耐磨性能的精密工业领域。

 

 

 

碳纤维增强聚酰亚胺

 

热塑性聚酰亚胺( TPI) 具有突出的热稳定性,良好的抗冲击、抗辐射和耐溶剂性能等特点,除此之外,这类材料在高温、高低压和高速等极端环境下具有优异的耐摩擦耐磨损性能。采用碳纤维进行增强后,可进一步提高这类材料的应用性能,扩大其应用范围。无锡智上新材料科技有限公司采用热压成型工艺成功制备碳纤维增强聚酰亚胺复合材料,并对材料的配方体系和加工工艺进行了优化筛选,以便增加碳纤维与基体材料的相容性,使制得的复合材料具有最优的力学性能。随着碳纤维体积分数的增加,碳纤维改性后的聚酰亚胺摩擦性能得到显著提高,实验证明,当碳纤维体积分数为 20%时,复合材料的摩擦系数和磨损量都达到最小值。

 

 

 

碳纤维增强聚苯硫醚

 

聚苯硫醚( PPS) 是一种半结晶热塑性树脂,具有卓越的力学性能、耐化学侵蚀性、自阻燃性等特点,除此之外,这类材料对无机矿物和有机纤维的相容性较好,适合制备各种填充量比较高的复合材料。无锡智上新材料通过对碳纤维与聚苯硫醚预浸处理,并采用模压工艺成型方式制备的碳纤维增强聚苯硫醚复合材料,其中的PPS与碳纤维之间的粘结性能优良。特别是与纯树脂相比,复合材料的力学性能及耐溶剂性都非常理想。碳纤维增强聚苯硫醚复合材料的各项力学性同样受碳纤维含量的影响,在一定阈值下,复合材料的各项力学性能均随着碳纤维含量的增大有不同程度的提高。

 

 

 

碳纤维增强热塑性特种工程塑料在性能、成本、生产效率、回收利用等方面都比热固性碳纤维增强复合材料更具优势,但是碳纤维的比例、预浸料的处理方式、复合材料的加工工艺等都会对碳纤维改性特种工程塑料的性能产生较大的影响。随着社会发展对新型高性能材料需求的扩大,特别是航空、高端工业、医疗等产业对高性能新材料的需求越来越旺盛,碳纤维增强特种工程塑料的制造和应用也将面临着越来越多的挑战,这对于致力于不断提升和完善自我的碳纤维热塑性复合材料制造方来说也是一个重要的发展机遇。


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