连续纤维增强聚醚砜复合材料制备及性能研究
发布时间：2021-09-04 02:35
碳纤维增强热塑性树脂基复合材料由于具有轻质、高强、加工周期短、可回收循环使用等优异性能逐渐受到航空航天、汽车工业等多个领域的关注,也成为未来复合材料增材制造的重要发展方向。本文以高性能热塑性树脂聚醚砜（PES）为基体,通过溶液浸渍-相转化法制备树脂含量可控,柔韧性好,有可能用于三维编织和自动铺放成型的热塑性预浸纱。将其经过热压成型制成单向带试样,与常用环氧树脂及其复合材料热性能和力学性能进行对比。研究发现PES基复合材料具有优异的耐热性能,其热分解温度(T5%)为576℃,800℃残碳率（N2）为90%,其单向带纵向拉伸强度可达1781 MPa,拉伸模量为60.17 GPa,虽然略低于相同树脂含量的环氧树脂基复合材料,但PES基复合材料是一种很有发展潜力的高性能热塑性复合材料。
【文章来源】：复合材料科学与工程. 2020,(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
PES基连续纤维预浸纱的制备工艺流程
采用扫描电子显微镜(SEM)分别对PES单向带与环氧/DDS单向带的拉伸断面微观形貌进行观察,PES复合材料断面处纤维分布均匀、排布密集,树脂与纤维的浸渍较为充分。虽然热塑性树脂比热固性树脂的粘度大、流动性差,但是从图2中可以看出,无论环氧/DDS体系单向带还是PES单向带的纤维表面都包覆着均匀的树脂层,树脂与纤维排列紧密,没有明显的贫胶现象。说明由溶液浸渍-相转化法能够保证PES树脂充分浸渍并均匀分布于纤维之间,并且纤维端头处有明显的树脂包裹,说明树脂对纤维的附着性良好,树脂的锚固能力也较强。由此可见,采用溶液浸渍-相转化法制备的PES预浸料中的纤维得以充分地浸渍,从而使得其热压单向带中纤维和树脂的分散性和结合性良好。3.2 力学性能
相同条件下的纵向拉伸力学性能测试表明:环氧树脂基复合材料单向带的纵向拉伸强度为2180 MPa,拉伸模量为75.12 GPa;而PES树脂基复合材料单向带的拉伸强度也能达到1781 MPa,拉伸模量为60.17 GPa。虽然PES树脂基复合材料单向带的纵向拉伸力学性能略低于环氧体系复合材料,但已表现出良好的应用潜力。由于所用T700-24K碳纤维采用了适用于环氧树脂基体的上浆剂,并不适用于PES热塑性树脂基体,因此,纤维与PES树脂界面性能较差可能是导致其复合材料整体力学性能略低的主要原因。如果能够改善PES树脂与碳纤维之间的界面粘接性能,则有可能大幅提高PES树脂基复合材料的力学性能。3.3 热稳定性
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉淀相转化法磁性聚砜超滤膜的性能研究[J]. 王坤. 橡塑技术与装备. 2018(22)
[2]碳纤维增强树脂基复合材料制孔技术研究现状与展望[J]. 陈燕,葛恩德,傅玉灿,苏宏华,徐九华. 复合材料学报. 2015(02)
[3]连续纤维增强热塑性树脂预浸料的研究进展[J]. 田振生,刘大伟,李刚,杨小平. 玻璃钢/复合材料. 2013(Z2)
[4]树脂基复合材料自动铺放技术进展[J]. 肖军,李勇,文立伟,齐俊伟,王显峰. 中国材料进展. 2009(06)
[5]自动铺带技术研究现状[J]. 肖军,张建宝,李勇,文立伟. 航空制造技术. 2008(S1)
[6]碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用[J]. 罗永康,李炜,胡红,樊中力,李旺. 电网与清洁能源. 2008(11)
[7]聚醚砜超滤膜的制备及其工艺条件研究[J]. 赵静,黄阳,刘振鸿,薛罡. 环境科学与管理. 2008(11)
[8]连续纤维增强热塑性树脂基复合材料的加工方法的探讨[J]. 徐海燕. 福建轻纺. 2008(02)
[9]连续纤维增强热塑性复合材料的制备与成型[J]. 杨铨铨,梁基照. 塑料科技. 2007(06)
[10]先进复合材料与航空航天[J]. 杜善义. 复合材料学报. 2007(01)
本文编号：3382384
【文章来源】：复合材料科学与工程. 2020,(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
PES基连续纤维预浸纱的制备工艺流程
采用扫描电子显微镜(SEM)分别对PES单向带与环氧/DDS单向带的拉伸断面微观形貌进行观察,PES复合材料断面处纤维分布均匀、排布密集,树脂与纤维的浸渍较为充分。虽然热塑性树脂比热固性树脂的粘度大、流动性差,但是从图2中可以看出,无论环氧/DDS体系单向带还是PES单向带的纤维表面都包覆着均匀的树脂层,树脂与纤维排列紧密,没有明显的贫胶现象。说明由溶液浸渍-相转化法能够保证PES树脂充分浸渍并均匀分布于纤维之间,并且纤维端头处有明显的树脂包裹,说明树脂对纤维的附着性良好,树脂的锚固能力也较强。由此可见,采用溶液浸渍-相转化法制备的PES预浸料中的纤维得以充分地浸渍,从而使得其热压单向带中纤维和树脂的分散性和结合性良好。3.2 力学性能
相同条件下的纵向拉伸力学性能测试表明:环氧树脂基复合材料单向带的纵向拉伸强度为2180 MPa,拉伸模量为75.12 GPa;而PES树脂基复合材料单向带的拉伸强度也能达到1781 MPa,拉伸模量为60.17 GPa。虽然PES树脂基复合材料单向带的纵向拉伸力学性能略低于环氧体系复合材料,但已表现出良好的应用潜力。由于所用T700-24K碳纤维采用了适用于环氧树脂基体的上浆剂,并不适用于PES热塑性树脂基体,因此,纤维与PES树脂界面性能较差可能是导致其复合材料整体力学性能略低的主要原因。如果能够改善PES树脂与碳纤维之间的界面粘接性能,则有可能大幅提高PES树脂基复合材料的力学性能。3.3 热稳定性
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉淀相转化法磁性聚砜超滤膜的性能研究[J]. 王坤. 橡塑技术与装备. 2018(22)
[2]碳纤维增强树脂基复合材料制孔技术研究现状与展望[J]. 陈燕,葛恩德,傅玉灿,苏宏华,徐九华. 复合材料学报. 2015(02)
[3]连续纤维增强热塑性树脂预浸料的研究进展[J]. 田振生,刘大伟,李刚,杨小平. 玻璃钢/复合材料. 2013(Z2)
[4]树脂基复合材料自动铺放技术进展[J]. 肖军,李勇,文立伟,齐俊伟,王显峰. 中国材料进展. 2009(06)
[5]自动铺带技术研究现状[J]. 肖军,张建宝,李勇,文立伟. 航空制造技术. 2008(S1)
[6]碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用[J]. 罗永康,李炜,胡红,樊中力,李旺. 电网与清洁能源. 2008(11)
[7]聚醚砜超滤膜的制备及其工艺条件研究[J]. 赵静,黄阳,刘振鸿,薛罡. 环境科学与管理. 2008(11)
[8]连续纤维增强热塑性树脂基复合材料的加工方法的探讨[J]. 徐海燕. 福建轻纺. 2008(02)
[9]连续纤维增强热塑性复合材料的制备与成型[J]. 杨铨铨,梁基照. 塑料科技. 2007(06)
[10]先进复合材料与航空航天[J]. 杜善义. 复合材料学报. 2007(01)
本文编号：3382384
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