熱塑性碳纖維復合材料憑借出色的機械性能，被認為是未來碳纖維發(fā)展的重要方向，而航空航天、高端醫(yī)療等行業(yè)會是熱塑性碳纖維施展的重要舞臺。碳纖維增強聚醚醚酮 (CF/PEEK)是熱塑性碳纖維中性能的佼佼者，它不僅具備出色的強度重量比、熱穩(wěn)定性和耐化學性，而且具備熱重塑的加工特性，后續(xù)可以更加靈活的加以利用。熱重塑并不是簡單的加熱重新塑造外形這么簡單，其中涉及到性能如何較大限度保留的問題，智上新材料針對其中的一些關鍵性問題做一些介紹。
　　
 
　　熱塑性CF/PEEK復合材料的熱重塑是什么意思？
　　
　　熱塑性CF/PEEK復合材料中的基體為聚醚醚酮（PEEK）特種塑料，這意味著與之融合的復合材料可以在加熱狀態(tài)下重塑外形，而不會發(fā)生明顯的降解，這一點與熱固性碳纖維復合材料截然不同。熱重塑的加工過程并不是簡單的加熱和二次塑形，通常會涉及到材料的玻璃化轉變溫度和熔化溫度，需要找到合適的溫度區(qū)間，才能完成熱重塑加工，形成新的形狀并冷卻固化，最重要的是不降低原有的性能。
　　
　　CF/PEEK熱重塑有什么優(yōu)勢？
　　
　　1、更環(huán)保：損壞或多余的復合材料可以重復利用，減少浪費，更利于環(huán)保。
　　
　　2、更靈活：需求變化時，碳纖維零部件可以進行對應的外形調整，設計和加工更靈活。
　　
　　3、更高效：熱重塑的固化時間較短，節(jié)約時間成本，熱重塑后再次使用，生產更高效。
　　
 
　　CF/PEEK熱重塑對機械性能是否有影響？
　　
　　熱塑性碳纖維復合材料的熱重塑過程，可能會改變復合材料的微觀結構，同時機械性能也可能發(fā)生變化。機械性能中，拉伸強度、層間剪切強度和抗疲勞性等都是行業(yè)應用中極為看重的部分。如果熱重塑后相關性能大幅下降，那就需要改進熱重塑的加工方式，或者選擇其他加工方式替代。
　　
　　1、拉伸強度：有研究發(fā)現(xiàn)，如果在一定條件下進行熱重塑，并且加熱環(huán)節(jié)溫度分布均勻，則拉伸強度的損失可以忽略不計。
　　
　　2、彎曲強度：熱重復過程中，部分纖維會發(fā)生錯位，部分基體發(fā)生軟化，導致彎曲性能略有下降，下降幅度10~15%左右。
　　
　　3、使用壽命：熱重塑溫度略高于熔點時，通?？梢员３州^好的疲勞性能，降低對纖維的熱損傷，延長使用壽命。
　　
 
　　CF/PEEK熱重塑過程中引發(fā)性能下降的直接因素有哪些？
　　
　　1、熱循環(huán)和結晶度：PEEK的半結晶結構在復合材料的機械性能中起著關鍵作用，而在熱重塑過程中，過度加熱或長時間熱暴露會破壞結晶區(qū)域，降低剛度和強度。后續(xù)控制冷卻可以使基體再結晶，恢復甚至改善其性能。
　　
　　2、纖維取向：在熱重塑過程中，纖維排列可能會根據(jù)變形程度而發(fā)生變化，纖維連續(xù)性發(fā)生錯位或斷裂都會降低承載能力，特別是對于拉伸和彎曲應用來說，性能損失較為嚴重。
　　
　　3、接口完整性：碳纖維界面對于負載傳遞至關重要，由于熱膨脹不匹配或基體降解，熱重塑可能會削弱界面結合，導致層間剪切強度降低。通過優(yōu)化熱重復溫度和壓力，可以減少此類影響。
　　
 
　　如何優(yōu)化生產流程，降低熱重塑對CF/PEEK制品的性能損失？
　　
　　雖然明確了熱重塑過程會對各項性能帶來一定的影響，也知曉了其中的哪些因素產生的影響較為突出，那么是否可以通過優(yōu)化生產流程、調整操作細節(jié)等方式，降低熱重塑加工對熱塑性CF/PEEK復合材料制品造成的性能損失呢？
　　
　　1、受控熱處理：使用校準良好的設備來保持一致的溫度，避免熱重塑過程中可能出現(xiàn)的過熱降解問題。
　　
　　2、逐漸冷卻：采用逐漸冷卻的方式，確保受控重結晶以恢復基質完整性。
　　
　　3、重塑外形限制：避免制品外形較大程度的發(fā)生變化，減少角度或彎曲半徑，以免影響纖維取向。
　　
　　4、后處理處理：使用退火等技術，來增強復合材料結晶度來幫助恢復機械性能。
　　
 
　　熱塑性碳纖維復合材料的熱重塑技術在當下來看并不成熟，因此造成的性能損失較難挽回，而且彌補性能的措施也相對較少，但該技術仍然具有較大的發(fā)展?jié)摿?。熱重塑可以有效提升熱塑?a href='http://ncpsi.cn/cp/' target='_blank'>碳纖維制品的制造靈活性和可持續(xù)使用性，是降低生產成本和環(huán)保再利用成本的有效方式，如果在生產流程和操作細節(jié)上進行優(yōu)化，配合天然的性能優(yōu)勢，確實是未來碳纖維復合材料發(fā)展的重要方向。