先進復合材料在不同工作環(huán)境中的性能穩(wěn)定性，決定了材料應用的可能性和最終價值。連續(xù)性碳纖維增強聚苯硫醚（PPS）復合材料具有諸多的性能優(yōu)勢，其在較大溫差環(huán)境下的良好性能表現(xiàn)，為要求嚴格的工業(yè)領(lǐng)域所看重，也為其在電子電氣、高精密機械儀表、工業(yè)高端設(shè)備、石油化工等領(lǐng)域中的更廣泛應用提供了有利條件。

       但是，國內(nèi)連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料的應用目前尚處于初始階段，較為常見的還是碳纖維粉末或者短切碳纖維增強PPS的形式，能夠提供成熟的連續(xù)性碳纖維增強PPS制品的廠家為數(shù)不多，就連連續(xù)碳纖維增強PPS這類熱塑性碳纖維復合材料預浸料主要還是依靠進口。我們無錫智上新材料科技有限公司是國內(nèi)僅有的幾家致力于熱塑性碳纖維復合材料研發(fā)的企業(yè)之一，我們的研發(fā)部門在有效解決了碳纖維與樹脂基體的浸潤問題后，進一步研發(fā)出熱塑性連續(xù)碳纖維增強復合材料預浸料的制造技術(shù)，為PPS等熱塑性碳纖維復合材料制品的應用打下了基礎(chǔ)。下面，就以我公司生產(chǎn)的連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板作為實驗樣品，對該類產(chǎn)品在不同溫度下的性能表現(xiàn)作一簡要說明。

溫度持續(xù)升高情況下的層間剪切強度變化：

       將連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板樣品放置于高溫爐內(nèi)，在爐內(nèi)溫度穩(wěn)定于某一溫度時再開始測試，然后再依次調(diào)高溫度再測試。發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板的層間剪切強度ILSS有所降低，即便如此，當溫度到達 85℃即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，這種由連續(xù)性碳纖維增強的PPS復合材料板的ILSS 保持率還有92.5%，在 205℃時，ILSS保持率仍然接近40%。

      隨著溫度的升高，PPS復合材料的聚合物鏈段從凍結(jié)狀態(tài)逐步向劇烈運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變，當溫度超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（約為 85℃）時，樹脂基體的性能會產(chǎn)生弱化。在超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度后ILSS大幅度降低，這是因為樹脂基體和增強纖維之間的熱膨脹系數(shù)不同，溫度的升高導致兩者的界面粘結(jié)強度有所下降。

在高低溫循環(huán)情況下的層間剪切強度變化：

       為了考察高低溫循環(huán)對連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板性能的影響，將其放置于高低溫變換環(huán)境中進行多次循環(huán)實驗。發(fā)現(xiàn)連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板在經(jīng)歷不同次數(shù)的高低溫循環(huán)后，ILSS 均有下降，隨著高低溫循環(huán)次數(shù)的增加，ILSS 的下降幅度逐漸趨于平緩。不過，經(jīng)歷15次100℃–20℃高低溫循環(huán)后，ILSS的保持率仍有87.7%，經(jīng)過15次150℃–50℃的高低溫循環(huán)后，ILSS 的保持率仍然為 76.5%。由此可見，該連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板對高低溫循環(huán)并不是特別敏感。在高達100℃的溫差條件下，這種連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板的ILSS呈現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。

       隨著高低溫循環(huán)次數(shù)的增加，連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板的ILSS之所以會逐步下降，同樣是因為樹脂基體和增強纖維之間的熱膨脹系數(shù)不同，經(jīng)歷高低溫循環(huán)后，兩者界面的粘結(jié)強度下降引起的。而且，在高溫條件下，聚合物鏈段充分伸展，溫度驟降又會使聚合物鏈段急速收縮，從而在材料內(nèi)部產(chǎn)生較低的熱應力，這在纖維與樹脂的界面處表現(xiàn)得尤為明顯。

       實驗表明，通過考察不同溫度條件下對連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板層間剪切強度的結(jié)果顯示，在不同溫度下，我公司生產(chǎn)的這種連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料板性能比較穩(wěn)定，這也標志著國內(nèi)連續(xù)性碳纖維增強PPS復合材料制品的技術(shù)水平上升到了一定的高度，有望在短時間內(nèi)達到甚至是超過國際同類產(chǎn)品水平。

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