追求高機(jī)械性能是一些行業(yè)中的真實(shí)需求，比如汽車行業(yè)引入碳纖維復(fù)合材料，用以制作主體結(jié)構(gòu)和其他零部件，以實(shí)現(xiàn)汽車提升極致速度和更高的安全性，而熱塑性碳纖維復(fù)合材料作為未來的發(fā)展趨勢(shì)，不可避免的被引入進(jìn)來。CF/PPS是由碳纖維和聚苯硫醚融合而成的熱塑性復(fù)合材料，聚苯硫醚樹脂具有不錯(cuò)的耐老化性、耐化學(xué)腐蝕、耐高低溫等特點(diǎn)，而熱塑性CF/PPS復(fù)合材料很好的繼承了這些優(yōu)勢(shì)。本文中智上新材料將從CF/PPS的抗拉強(qiáng)度這一角度切入，進(jìn)一步介紹該類型復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)。
　　
 
　　熱塑性CF/PPS抗拉強(qiáng)度區(qū)間是多少？
　　
　　熱塑性聚苯硫醚樹脂的優(yōu)勢(shì)在于各項(xiàng)耐性，而在機(jī)械性能上的表現(xiàn)并不突出，而連續(xù)碳纖維正好可以彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，與之結(jié)合形成的CF/PPS復(fù)合材料可以擁有較好的機(jī)械性能。通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，熱塑性CF/PPS復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度區(qū)間為800MPa~1500MPa，其中單向CF/PPS層壓板的抗拉強(qiáng)度稍高，區(qū)間為1200MPa~1500MPa，而CF/PPS織物的抗拉強(qiáng)度區(qū)間為800MPa~1000MPa。
　　
 
　　熱塑性CF/PPS抗拉強(qiáng)度與哪些因素相關(guān)？
　　
　　熱塑性CF/PPS復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度并不是恒定不變的，即便測(cè)試出了可靠的區(qū)間，也需要明確有哪些內(nèi)在和外在因素會(huì)對(duì)其產(chǎn)生直接的影響。我們可以從碳纖維和聚苯硫醚樹脂原材料開始，再到后續(xù)的加工流程進(jìn)行分析，找到其中存在的關(guān)聯(lián)。
　　
　　1、纖維特性：碳纖維自身缺陷較少時(shí)，抗拉強(qiáng)度會(huì)更高；而纖維取向沿著負(fù)載方向呈有序排列時(shí)，抗拉強(qiáng)度同樣會(huì)提高；碳纖維的纖維含量（體積分?jǐn)?shù)）提高時(shí)，抗拉強(qiáng)度也會(huì)提升，但存在一個(gè)臨界點(diǎn)，超過一定比例后，抗拉強(qiáng)度并不會(huì)繼續(xù)提升。
　　
　　2、基體特性：聚苯硫醚樹脂作為基體材料，其內(nèi)部分子量、結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性同樣會(huì)影響CF/PPS復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度，而基體自身的韌性較好，可以更好的在纖維之間傳遞應(yīng)力，提升一定的抗拉強(qiáng)度。
　　
　　3、界面結(jié)合效果：纖維和基體之間良好的粘合力可以有效的傳遞內(nèi)部應(yīng)力，提升界面結(jié)合的效果，可以提升CF/PPS復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度；不過結(jié)合工藝不到位，可能導(dǎo)致界面處留有較多的空隙，拉低整體的抗拉強(qiáng)度。
　　
 
　　優(yōu)化加工工藝是否可以提升CF/PPS的抗拉強(qiáng)度？
　　
　　通過不斷測(cè)試，發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化加工工藝可以顯著提高CF/PPS復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度，而其中的關(guān)鍵加工參數(shù)和技術(shù)直接影響材料的微觀結(jié)構(gòu)、纖維基體界面和整體機(jī)械性能。
　　
　　1、溫度控制：CF/PPS復(fù)合材料需要適當(dāng)?shù)娜刍凸探Y(jié)以實(shí)現(xiàn)牢固的纖維基體粘合，因此加工溫度需要高于PPS樹脂的熔點(diǎn)，約為280~300℃，但溫度又不能過高，防止高溫導(dǎo)致樹脂降解或損傷碳纖維表面，反而會(huì)降低其抗拉強(qiáng)度。
　　
　　2、壓力控制：加工過程中施加足夠的壓力有助于消除空隙并確保纖維與基體的緊密接觸，這對(duì)于應(yīng)力傳遞和拉伸強(qiáng)度至關(guān)重要，但施加的壓力需要均分分布，同時(shí)避免短時(shí)間內(nèi)壓力的較大變化。
　　
　　3、冷卻速度控制：冷卻速率會(huì)影響聚苯硫醚樹脂的結(jié)晶度，適度緩慢的冷卻方式可以起到均勻結(jié)晶的作用，從來提高抗拉強(qiáng)度。相反，快速冷卻會(huì)引起殘余應(yīng)力，導(dǎo)致微裂紋或翹曲，從而降低拉伸性能。
 
 
　　4、充分浸潤(rùn)和固化：碳纖維和聚苯硫醚樹脂較高程度的浸漬，可以提高復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度，而固化環(huán)節(jié)采用真空輔助成型或高壓滅菌等技術(shù)有利于減少空隙，提升整體抗拉強(qiáng)度。
　　
　　5、避免纖維變形：在預(yù)浸料鋪層環(huán)節(jié)，盡可能確保纖維沿承載方向固定鋪放，最大限度提升抗拉強(qiáng)度的上限，加工過程中避免纖維錯(cuò)位或彎曲，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度下降。
　　
　　6、纖維預(yù)處理：碳纖維表面預(yù)處理（例如上漿、氧化）可改善其與聚苯硫醚樹脂的相容性，增強(qiáng)界面粘合能力，從而提升整體抗拉強(qiáng)度。
　　
 
　　智上新材料認(rèn)為，加工工藝對(duì)熱塑性復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度是有直接影響的，因此需要企業(yè)在生產(chǎn)中不斷調(diào)整優(yōu)化，并且針對(duì)不同類型的復(fù)合材料制定對(duì)應(yīng)的加工流程。