上文中，智上新材結合專業(yè)論文，介紹了在熱塑性碳纖維聚芳醚酮（CF-PAEK）和聚醚醚酮（PEEK）這兩種復合材料包覆成型過程中，模具溫度對兩者結合的界面強度的影響，了解了溫度提升后，不僅會提高界面結合強度，還會增強剪切強度。本文將繼續(xù)介紹樹脂熔融的溫度，對兩種復合材料包覆成型后界面結合強度的影響。
　　
　　熔體溫度對熱塑性CF-PAEK（PEEK）復合材料界面結合強度的影響
　　
 
　　1、不同熔體溫度下包覆成型復合材料的剪切強度：上圖顯示了PEEK/CCF-PAEK和SCF-PEEK/CCF-PAEK試樣在不同熔化溫度下的剪切強度，其中PEEK/CCF-PAEK的剪切強度分別為69MPa、67MPa、71MPa、67MPa和66MPa，SCF-PEEK/CCF-PAEK試樣的剪切強度分別為84MPa、84MPa、85MPa、87MPa和83MPa。對比兩種熱塑性樹脂包覆成型復合材料試樣的剪切強度數(shù)據(jù)可知，當模具溫度為260℃時，熔體溫度提升后對PEEK/CCF-PAEK界面結合強度的影響先提升，后下降。
　　
 
　　2、不同熔融溫度下SCF-PEEK/CCF-PAEK試樣界面結合效果：上圖顯示了SCF-PEEK/CCF-PAEK復合材料在不同熔融溫度下的界面結合狀態(tài)，當模具溫度為260℃時，PAEK和PEEK之間的邊界變得不清晰。隨著熔體溫度升高，SCF-PEEK中越來越多的短碳纖維進入PAEK樹脂中。上圖中紅圈所示，短碳纖維跨越邊界連接兩種基體樹脂，提高界面結合強度。當界面處形成樹脂共混區(qū)時，可以通過提高熔融溫度來改善SCF-PEEK樹脂的流動性?？梢詫⒏喽烫祭w維插入富含樹脂的區(qū)域以增強界面。
　　
　　根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，當模具溫度為260°C、PEEK/CCF-PAEK的熔體溫度為400°C時，包覆成型的復合材料的剪切強度最高，可達71MPa；而SCF-PEEK/CCF-PAEK的熔體溫度為410°C時，復合材料試樣的剪切強度最高，可達87MPa。
　　
　　分子動力學模擬分子鏈擴散和界面形成過程，模具溫度更具影響力
　　
 
　　如上圖顯示，事先將PAEK樹脂涂成棕色，將PEEK樹脂涂成綠色，通過電子掃描顯微鏡觀察兩種熱塑性復合材料包覆成型的具體過程，觀察分子間擴散和界面形成過程。結果表明，模具溫度顯著影響界面結合強度，而熔體溫度幾乎沒有影響。因此將實驗中模具溫度作為模擬觀察的核心因素，設定注塑溫度設定為400℃，模具溫度分別設定為220℃、240℃、260℃、280℃。數(shù)據(jù)顯示，隨著模具溫度的升高，一些分子鏈穿過界面并與另一層分子鏈糾纏在一起。在PEEK/PAEK兩種熱塑性復合材料包覆成型中，界面的形成不僅取決于兩個分子鏈的相互運動，還取決于分子的自運動。
　　
 
　　上圖a顯示了PAEK和PEEK這兩種樹脂界面結合處不同模具溫度下的旋轉半徑，在不同的加工條件下，當達到300℃的穩(wěn)定狀態(tài)時，整個系統(tǒng)的旋轉半徑逐漸增大。上圖b顯示了PEEK和PAEK這兩種樹脂界面結合處不同模具溫度下的平均方位角位移-時間曲線?？偲骄轿唤瞧齐S時間迅速增加，表明隨著溫度升高，分子運動加快，界面結合強度獲得提升。但當溫度超過280℃后，平均方位值偏移量趨于平穩(wěn)，界面結合強度也停止了增加。
　　
 
　　上圖顯示了兩個體系在不同模具溫度下的界面結合能和擴散系數(shù)?？梢钥闯觯斈＞邷囟葟?20 ℃升高到280 ℃時，擴散系數(shù)從7.3*10-10m2·s-1增大到14.0*10-10m2·s-1，并且界面能的絕對值從233.4 kcal·mol-1急劇增加到450.8kcal·mol-1。與其他溫度變化相比，模具溫度從220℃升高到240℃時擴散系數(shù)變化較大。此時分子擴散速率增大，與試樣的剪切強度趨勢相同。
　　
 
　　結合前文和本文，可知在熱塑性碳纖維聚芳醚酮和聚醚醚酮復合材料的包覆成型工藝中，模具溫度和熔體溫度對整體復合材料機械性能和界面結合強度都有較大的影響。選擇合適的模具溫度和熔體溫度，可以制備出性能更為優(yōu)秀的熱塑性碳纖維聚芳醚酮類包覆復合材料。