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碳纖維管、碳纖維板、碳纖維輥、碳纖維制品

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熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶對(duì)板材管材的影響

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熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶對(duì)板材管材的影響

聚苯硫醚(PPS)是一種高性能的熱塑性樹(shù)脂,可耐高溫、耐腐蝕,同時(shí)吸濕率也比較低,是比較理想的碳纖維復(fù)合材料的熱門(mén)樹(shù)脂之一。熱塑性CF/PPS可以大幅提升PPS的性能優(yōu)勢(shì),是航空航天上比較理想的復(fù)合材料。

連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PPS(CF/PPS)400mm單向帶_預(yù)浸帶/料

熱塑性CF/PPS的研究,國(guó)外開(kāi)展的比較早,累積了較多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),目前國(guó)內(nèi)還處于起步階段,科研水平、實(shí)驗(yàn)探索的進(jìn)程還比較慢,加上碳纖維原絲制備等方面的因素,導(dǎo)致我們落后于歐美國(guó)家一大截,好在我們已經(jīng)意識(shí)到了問(wèn)題的嚴(yán)重性,已經(jīng)在大力追趕了。

目前國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以制成熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶,并且保持其性能的相對(duì)穩(wěn)定,但是還沒(méi)有到大批量生產(chǎn)的程度。熱塑性CF/PPS的優(yōu)勢(shì)在于性能更強(qiáng),可回收再造,但是具體好在哪里,還需要通過(guò)研究和數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)。

熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶對(duì)板材性能的影響

熱塑性CF/PPS復(fù)合材料板的層壓過(guò)程也是PPS樹(shù)脂再浸漬碳纖維的過(guò)程,樹(shù)脂的浸潤(rùn)程度越高,界面粘性越強(qiáng),那復(fù)合材料的綜合性能也就越好。而且碳纖維單向預(yù)浸帶的鋪層方向、鋪層設(shè)計(jì)對(duì)于性能的影響也比較明顯。

連續(xù)碳纖維與PPS基體樹(shù)脂的粘結(jié)性對(duì)板材的性能影響更為明顯,其界面粘結(jié)強(qiáng)度越大,板材的整體抗外界破壞能力越強(qiáng)。

在制備熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶的過(guò)程中,如何保持碳纖維絲束與樹(shù)脂的均勻分布是個(gè)難題。過(guò)于集中或樹(shù)脂富集,預(yù)浸帶局部產(chǎn)生殘余應(yīng)力,板材承重后,容易出現(xiàn)層間分離的情況;相反如果過(guò)于稀疏或局部沒(méi)有樹(shù)脂覆蓋,更容易出現(xiàn)凹陷斷裂的情況。

熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶對(duì)管材性能的影響

碳纖維管材是另外一種應(yīng)用廣泛的制品,熱固性碳纖維管是利用預(yù)浸帶纏繞芯模上,經(jīng)過(guò)設(shè)備卷制成型的,而將原先的環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)碳纖維預(yù)浸帶替換成熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶,是否會(huì)有所不同?性能上是否也會(huì)有差距?

我們知道熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶與纏繞管的性能密切相關(guān),如果熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶中的絲束和樹(shù)脂分布不均勻,那再纏繞成型的過(guò)程中就會(huì)發(fā)生重疊或留空的情況,碳纖維管材的密度自然也不會(huì)均勻,整體的穩(wěn)定性較差。

其實(shí)說(shuō)了這么多,不管是管材還是板材,核心性能還是來(lái)自碳纖維原絲及樹(shù)脂本身,碳纖維原絲從短切變成連續(xù),熱固性環(huán)氧樹(shù)脂變成熱塑性聚苯硫醚樹(shù)脂,從理論上來(lái)說(shuō)綜合性能肯定是熱塑性CF/PPS的更強(qiáng)。但是如何保證PPS在熔化后與碳纖維絲束更均勻的融合,形成性能更加穩(wěn)定的復(fù)合材料,說(shuō)起來(lái)容易,做起來(lái)就難了。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)攻克了這個(gè)難題,采用熔融浸漬法技術(shù)制備的熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶,螺桿擠出設(shè)備在輸送熔融的聚苯硫醚樹(shù)脂時(shí),能夠提供充分的浸漬動(dòng)力,通過(guò)提升PPS樹(shù)脂的流動(dòng)性,增強(qiáng)PPS熔體對(duì)碳纖維絲束的全面包覆和浸漬效果,有效保證了預(yù)浸帶的質(zhì)量穩(wěn)定性。可以預(yù)見(jiàn),熱塑性CF/PPS預(yù)浸帶制成的熱塑性碳纖維板、管的批量化進(jìn)程有望早日實(shí)現(xiàn)。

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