熱塑性CF/PPS管材成型的4個(gè)大工藝處理

碳纖維復(fù)合材料的問世，推動了新型材料在高端領(lǐng)域的一場盛宴。不過伴隨著碳纖維復(fù)合材料的成功應(yīng)用，也暴露出了它存在的一些問題，比如耐高溫程度不夠等等。所以又有了現(xiàn)在的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的誕生，其中熱塑性CF/PPS就是比較有名的一個(gè)，我們來看看熱塑性CF/PPS管材在成型過程中的4大工藝處理細(xì)節(jié)。

 

 

熱塑性CF/PPS復(fù)合材料以碳纖維原絲和聚苯硫醚（PPS）經(jīng)過高溫熔融結(jié)合而成，具備的各項(xiàng)性能超過熱固性碳纖維復(fù)合材料一大截，同時(shí)還具有不錯的耐水性，即使在沸水中長時(shí)間工作，吸水率也比較低。另外熱塑性CF/PPS的耐高溫程度可以超過200℃，性能堪稱強(qiáng)大。

 

1、復(fù)合材料的空隙率與管材層間剪切強(qiáng)度

 

采用預(yù)浸帶制備管材的過程中會進(jìn)入一部分空隙，纏繞成型時(shí)鋪層之間如果接觸不夠緊密也會產(chǎn)生空隙，過多的空隙會對受基體支配的材料性能，如ILSS、壓縮性能、疲勞壽命等造成負(fù)面影響，從而影響到管材的整體性能。例如，ILSS會隨復(fù)合材料空隙率的增加而減小。無錫智上新材認(rèn)為，必須通過嚴(yán)格控制加工工藝參數(shù)才能降低纏繞過程中的空隙率。

 

2、熱處理溫度與管材層間剪切強(qiáng)度

 

實(shí)驗(yàn)證明，連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PPS管材的層間剪切強(qiáng)度與熱處理有一定關(guān)系。通過熱處理，可以在一定程度上提高連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合管材的ILSS。這是因?yàn)樘祭w維和PPS樹脂基體的熱膨脹系數(shù)不同，在成型過程中會在碳纖維和PPS的界面間產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，熱處理可以使復(fù)合管材內(nèi)的殘余應(yīng)力得到一定的松弛，并有效改善碳纖維和樹脂基體間的界面結(jié)合強(qiáng)度，從而提高其ILSS。

 

 

3、碳纖維含量與管材層間剪切強(qiáng)度

 

隨著碳纖維含量的增加，管材的層間剪切強(qiáng)度有小幅度提高。一般來說，碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料隨著碳纖維含量的增加，碳纖維的浸漬均勻度會隨之下降，ILSS也因之而下降。但是碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料與之不同，因?yàn)樵跓崴苄詮?fù)合材料中碳纖維往往處于較低的占比，隨著碳纖維含量的升高，預(yù)浸帶的浸漬均勻度反而會有一定程度的提高，這有利于提升纏繞成型管材的均勻性。而且，ILSS與樹脂基體直接相關(guān)，碳纖維含量占比上升時(shí)，樹脂層的厚度會隨之降低，剪切破壞的可能性就會減少，能有效避免成型缺陷的產(chǎn)生。

 

4、預(yù)浸帶鋪放的精確性與管壁密度的穩(wěn)定性

 

在纏繞成型過程中，如果預(yù)浸帶的鋪放不精確，就會造成碳纖維束的分布不均勻，有重疊的地方就會有相對薄弱的地方，這會造成管材不同位置存在不同密度的現(xiàn)象，直接影響到管材的整體性能。例如，到受到低速沖擊時(shí)，這種密度差異過大的管材更容易發(fā)生層間開裂等問題，降低其應(yīng)用安全性。無錫智上新材建議，一方面要對纏繞工藝進(jìn)行優(yōu)化，另一方面要加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測，盡可能地保證產(chǎn)品質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性。

 

聚苯硫醚（PPS）是化工行業(yè)比較看好的一種熱塑性樹脂材料，在未來工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，使用頻率超過環(huán)氧樹脂的一種材料。即便現(xiàn)在的制備技術(shù)還存在一些不完善的地方，但不影響熱塑性CF/PPS復(fù)合材料的批量生產(chǎn)。技術(shù)的更新帶來的是生產(chǎn)難度的降低和性能的逐步提升，相信熱塑性CF/PPS管材和板材的制作會得到更好的提升。