聚醚醚酮具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性、耐高溫性以及優(yōu)異的抗蠕變性尺寸穩(wěn)定性，是目前熱塑性復(fù)合材料首選的基材。高性能的聚醚醚酮與超高強(qiáng)度、輕量化的連續(xù)碳纖維復(fù)合，可制造出高強(qiáng)度、高模量、低密度的超高性能的符合材料(CCF/PEEK)。由于其耐溶劑性，耐摩擦性和獨(dú)特的生物相容性，因此在航空航天，汽車和醫(yī)療領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
1 結(jié)構(gòu)
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料（CCF/PEEK）的大量研究中的制備方法都是通過碳纖維單向帶，通過預(yù)浸PEEK的方法來制作，制造商主要系統(tǒng)的研究了加工工藝對微觀結(jié)構(gòu)的影響，乃至材料性能的影響。由于非預(yù)浸體系相對較差的基體滲透性導(dǎo)致復(fù)合材料會產(chǎn)生氣孔、層與層之間的結(jié)合度差，因此對于非預(yù)浸體系制備的CCF/PEEK復(fù)合材料的研究相對較少。
Lustiger 等人[1]，通過分析APC-2預(yù)浸料復(fù)合材料不同的加工處理?xiàng)l件的DSC數(shù)據(jù)，總結(jié)出加工處理?xiàng)l件對微觀形態(tài)的影響。研究結(jié)果顯示，在低壓和物理老化條件下制備的復(fù)合材料出現(xiàn)了兩種不用的晶體形態(tài)。
2 力學(xué)性能
Jen等人[2]研究了APC-2層壓板在高溫下的機(jī)械性能同時發(fā)現(xiàn)了APC-2層壓板無缺口和缺口交叉層和準(zhǔn)各向同性。結(jié)果證明，溫度升高層壓板的機(jī)械強(qiáng)度隨之降低。通過對缺口的試樣的測試，增大缺口的孔直徑，層與層之間的極限強(qiáng)度降低非常明顯。Lee測量具有高含量（61%）的高強(qiáng)度碳纖維體積含量的CCF/PEEK復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度范圍為1100～1400MPa。
3 加工工藝
Beehag和Ye[4]等人，通過研究了對合成單向混合的CCF/PEEK復(fù)合材料的冷卻速率工藝，找出了冷卻工藝對CCF/PEEK復(fù)合材料的固結(jié)質(zhì)量和橫向彎曲性能的影響。表1表明冷卻速率對混合的CCF/PEEK復(fù)合材料的影響。
表1 不同的冷卻速率對單向混合CCF/PEEK復(fù)合材料固化質(zhì)量和橫向彎曲性能影響
Vu-Khanh和Denault[5]他們發(fā)現(xiàn)APC-2在成型溫度下的短梁剪切強(qiáng)度遠(yuǎn)高于混合系統(tǒng),APC-2的性能不受在400 ℃的飽壓時間影響,直到發(fā)生基體退化。隨成型溫度增加,NCS-1025的短梁強(qiáng)度也會增加。當(dāng)溫度高于約460 ℃時,APC-2和NCS-1025復(fù)合材料的性能由于界面的降解而降低。同時二又都受冷卻速率的影響。隨著冷卻速率的增加,APC-2的短梁剪切強(qiáng)度達(dá)到約73MPa的最高值,而NCS-1025復(fù)合材料的短梁剪切強(qiáng)度隨著冷卻速率的增加而連續(xù)降低。
在Gao等人[6]發(fā)現(xiàn)，CCF/PEEK的抗沖擊性要優(yōu)于CCF/EP，數(shù)據(jù)顯示CCF/PEEK的抗沖擊性更強(qiáng)，在調(diào)整工藝后發(fā)現(xiàn)快速冷卻的CCF/PEEK具有最好的耐沖擊。
4 結(jié)語
自性能優(yōu)異的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮（CCF/PEEK）復(fù)合材料問世以來，它一直受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，足以證明其潛力和廣闊的應(yīng)用空間。CCF/PEEK復(fù)合材料能在最苛刻的環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用，為解決某些工程問題提供可靠的高性能材料。
參考文獻(xiàn)
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