碳纖維對(duì)特種工程塑料性能的提升
特種工程塑料是指綜合性能更高，長(zhǎng)期使用溫度在150℃以上的工程塑料，這類(lèi)材料包括: PEEK、PPS、TPI 等。以碳纖維為增強(qiáng)體和以這類(lèi)特種工程塑料為基體形成的碳纖維增強(qiáng)特種工程復(fù)合材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐磨及耐高溫性，可以應(yīng)用于航天、海洋或者醫(yī)療等領(lǐng)域，在某些方面表現(xiàn)出比熱固性樹(shù)脂甚至金屬材料更為理想的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮
碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮( PEEK) 是目前極限耐熱溫度最高的熱塑性塑料，其長(zhǎng)期使用溫度可以達(dá)到250 ℃，即使溫度高達(dá)到300 ℃時(shí)，仍可保持非常好的力學(xué)性能。碳纖維改性聚醚醚酮材料不但可以提高聚醚醚酮本身的強(qiáng)度和剛性，還能賦予這類(lèi)材料以導(dǎo)電性和耐磨性。例如，30%碳纖維增強(qiáng)的PEEK與純PEEK樹(shù)脂相比，其耐磨性顯著提高。我們無(wú)錫智上新材料科技有限公司通過(guò)對(duì)碳纖維的纖維張力、熔融浸漬效果及復(fù)合材料力學(xué)性能三者之間的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)考察，發(fā)現(xiàn)一定的纖維張力更加有利于纖維的分散，當(dāng)張力過(guò)大時(shí)，纖維易集束，反而不利于浸漬。與此同時(shí)，纖維張力的大小對(duì)其復(fù)合材料的抗拉伸強(qiáng)度和抗拉伸模量也有較大的影響。我公司通過(guò)工藝改良的方式對(duì)PEEK樹(shù)脂和碳纖維進(jìn)行熔融共混，成功解決了聚醚醚酮材料熔體黏度大，難于浸漬處理等關(guān)鍵問(wèn)題，有效提升了材料的加工性能，并使復(fù)合材料的耐磨性得到了較好的改善，可以應(yīng)用于骨科醫(yī)療器械及需要耐高溫耐磨性能的精密工業(yè)領(lǐng)域。
碳纖維增強(qiáng)聚酰亞胺
熱塑性聚酰亞胺( TPI) 具有突出的熱穩(wěn)定性，良好的抗沖擊、抗輻射和耐溶劑性能等特點(diǎn)，除此之外，這類(lèi)材料在高溫、高低壓和高速等極端環(huán)境下具有優(yōu)異的耐摩擦耐磨損性能。采用碳纖維進(jìn)行增強(qiáng)后，可進(jìn)一步提高這類(lèi)材料的應(yīng)用性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。我公司采用熱壓成型工藝成功制備碳纖維增強(qiáng)聚酰亞胺復(fù)合材料，并對(duì)材料的配方體系和加工工藝進(jìn)行了優(yōu)化篩選，以便增加碳纖維與基體材料的相容性，使制得的復(fù)合材料具有最優(yōu)的力學(xué)性能。隨著碳纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，碳纖維改性后的聚酰亞胺摩擦性能得到顯著提高，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)碳纖維體積分?jǐn)?shù)為 20%時(shí)，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損量都達(dá)到最小值。
碳纖維增強(qiáng)聚苯硫醚
聚苯硫醚( PPS) 是一種半結(jié)晶熱塑性樹(shù)脂，具有卓越的力學(xué)性能、耐化學(xué)侵蝕性、自阻燃性等特點(diǎn)，除此之外，這類(lèi)材料對(duì)無(wú)機(jī)礦物和有機(jī)纖維的相容性較好，適合制備各種填充量比較高的復(fù)合材料。我們無(wú)錫智上新材料通過(guò)對(duì)碳纖維與聚苯硫醚預(yù)浸處理，并采用模壓工藝成型方式制備的碳纖維增強(qiáng)聚苯硫醚復(fù)合材料，其中的PPS與碳纖維之間的粘結(jié)性能優(yōu)良。特別是與純樹(shù)脂相比，復(fù)合材料的力學(xué)性能及耐溶劑性都非常理想。碳纖維增強(qiáng)聚苯硫醚復(fù)合材料的各項(xiàng)力學(xué)性同樣受碳纖維含量的影響，在一定閾值下，復(fù)合材料的各項(xiàng)力學(xué)性能均隨著碳纖維含量的增大有不同程度的提高。
碳纖維增強(qiáng)熱塑性特種工程塑料在性能、成本、生產(chǎn)效率、回收利用等方面都比熱固性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料更具優(yōu)勢(shì)，但是碳纖維的比例、預(yù)浸料的處理方式、復(fù)合材料的加工工藝等都會(huì)對(duì)碳纖維改性特種工程塑料的性能產(chǎn)生較大的影響。隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)新型高性能材料需求的擴(kuò)大，特別是航空、高端工業(yè)、醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)對(duì)高性能新材料的需求越來(lái)越旺盛，碳纖維增強(qiáng)特種工程塑料的制造和應(yīng)用也將面臨著越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，這對(duì)于致力于不斷提升和完善自我的碳纖維熱塑性復(fù)合材料制造方來(lái)說(shuō)也是一個(gè)重要的發(fā)展機(jī)遇。
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