连续碳纤维/聚醚醚酮复合材料制备及其性能研究
发布时间：2021-09-19 18:36
纤维增强热塑性复合材料因为有着力学性能好、耐损伤、成型快、密度小、可回收、可修复等优势,受到了广泛关注。聚醚醚酮力学性能优异、耐腐蚀、极限工作温度高,在汽车制造、航空工业、化工、医学等领域有广泛的用途。聚醚醚酮如果与碳纤维复合,可以获得更好的力学性能。但是碳纤维/聚醚醚酮复合材料制备工艺复杂,阻碍了其广泛应用。本文以制备高性能连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料为目标,采用两步法制备工艺,首先制备“碳纤维/聚芳醚砜醚酮酮”预浸料,然后采用热压成型工艺使预浸料与聚醚醚酮复合,成功制备出了连续碳纤维/聚醚醚酮复合材料。通过研究,优化了热压成型工艺;采用高景深显微镜、扫描电子显微镜、金相显微镜等仪器观察了复合材料结构,复合材料中树脂深入到纤维束内部,碳纤维与聚醚醚酮界面结合良好。连续碳纤维/聚醚醚酮复合材料具有良好的力学性能。当碳纤维含量21%时,制备的复合材料力学性能达到:断裂强度281.7MPa、应变2.3%、杨氏模量为17.09GPa、冲击强度为33.51KJ/m2。实验通过网络矢量分析仪测试了不同层数碳纤维的电磁参数,实验结果表明:4层碳纤维预浸料的连续碳纤维/聚醚醚...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浸渍工艺的分类Fig1.1Classificationofimpregnationprocess纤维混编法混杂纤维法
图 1.2 熔融浸渍法工艺图[10]Fig1.2 Schematic of melt impregnation process熔融浸渍工艺的难点在于对设备和工艺要求较高，热塑性树脂熔融黏度高渍时间短，若如控制不当，会导致浸渍效果不佳；熔融浸渍工艺要求纤维连无损分散。2）后浸渍法后浸渍法是通过制备预混料的方法，将粉末、纤维及其他形态的热塑性材纤维混合在一起。与制备预浸料不同，预混料中热塑性树脂并未与纤维结合维浸润过程在后续工艺中进行。薄膜层叠法是指通过将热塑性树脂制成薄膜，将薄膜和纤维材料依次平铺成预混料的工艺。粉末浸渍法是指通过静电或悬浊液方式，把加工成极细的粉末状的热塑脂吸附在纤维表面，制备预混料的工艺。工艺流程如图 1.3 所示。纤维混编法是指通过将纤维状态的热塑性树脂和增强纤维简单编织在一
图 1.3 粉末浸渍法工艺图[10]Fig1.3 Schematic of powder impregnation process1.2.2 连续纤维增强热塑性复合材料的成型工艺成型过程是纤维增强复合材料加工过程中及其重要的一步。一般来说，常用的成型方式有注塑、拉挤、模压等成型方式。成型方式对最终所得的材料性能有很大的影响。注塑成型的成型方式容易造成增强纤维断裂，因此，在连续纤维作为增强体的情况下比较少用到此种成型方式。拉挤成型对制品外形要求较为严苛，不利于材料的广泛应用。热压成型又称模压成型，对于纤维纤维增强热塑性复合材料而言，这是一种能够简单而高效的制备特定规格的板材的生产工艺。与注塑成型、拉挤成型一样，热压成型工艺也是一种传统的塑料成型工艺，因此，相关的研究报道较多。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料研究进展[J]. 胡加卓,许治平,栾加双. 科技资讯. 2017(21)
[2]碳纤维加强型聚醚醚酮的制备探索[J]. 武扬,李英. 全科口腔医学电子杂志. 2016(15)
[3]高性能热塑性复合材料平板的厚度控制方法研究[J]. 徐光磊,胡照会,张博明,郑永哲. 玻璃钢/复合材料. 2015(10)
[4]碳纤维的性能、发展及应用研究进展[J]. 陈显明. 印染助剂. 2015(07)
[5]碳纤维在吸波材料中的应用[J]. 李鹏,陈永当,胡颖,王俊峰,张钰. 机电一体化. 2013(12)
[6]碳纤维复合材料在航空领域的应用[J]. 刘志强. 黑龙江科技信息. 2013(23)
[7]连续纤维增强热塑性复合材料制备与熔融浸渍机理研究[J]. 陈同海,贾明印,杨彦峰,薛平,蔡建臣. 工程塑料应用. 2013(07)
[8]热处理温度对碳基复合吸波材料电磁性能的影响[J]. 王雯,王成国,郭宇,于美杰,陈旸,李斌鹏. 材料热处理学报. 2012(06)
[9]聚芳醚砜醚酮酮及其炭纤维复合材料的力学性能[J]. 温红丽,祝志芳,钟鸣,占玉林,宋琤,宋才生. 高分子材料科学与工程. 2011(09)
[10]上浆剂分子量对碳纤维表观性能及其界面性能影响研究[J]. 张如良,黄玉东,刘丽,苏丹. 材料科学与工艺. 2011(03)
硕士论文
[1]碳纤维织物增强聚醚醚酮基（CFF/PEEK）航空复合材料的制备及其界面改性[D]. 张照.东华大学 2017
[2]连续纤维增强热塑性复合材料浸渍模拟及优化研究[D]. 杨建军.北京化工大学 2016
[3]连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备及性能研究[D]. 刘川.吉林大学 2015
[4]长碳纤维增强尼龙复合材料的制备及性能研究[D]. 陈同海.北京化工大学 2014
[5]纤维上浆处理及复合材料的性能研究[D]. 张传印.天津大学 2014
[6]碳基复合吸波材料的制备和表征[D]. 李斌鹏.山东大学 2013
[7]多相介质等效电磁参数计算及预报系统研究[D]. 彭智慧.哈尔滨工程大学 2003
本文编号：3402127
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浸渍工艺的分类Fig1.1Classificationofimpregnationprocess纤维混编法混杂纤维法
图 1.2 熔融浸渍法工艺图[10]Fig1.2 Schematic of melt impregnation process熔融浸渍工艺的难点在于对设备和工艺要求较高，热塑性树脂熔融黏度高渍时间短，若如控制不当，会导致浸渍效果不佳；熔融浸渍工艺要求纤维连无损分散。2）后浸渍法后浸渍法是通过制备预混料的方法，将粉末、纤维及其他形态的热塑性材纤维混合在一起。与制备预浸料不同，预混料中热塑性树脂并未与纤维结合维浸润过程在后续工艺中进行。薄膜层叠法是指通过将热塑性树脂制成薄膜，将薄膜和纤维材料依次平铺成预混料的工艺。粉末浸渍法是指通过静电或悬浊液方式，把加工成极细的粉末状的热塑脂吸附在纤维表面，制备预混料的工艺。工艺流程如图 1.3 所示。纤维混编法是指通过将纤维状态的热塑性树脂和增强纤维简单编织在一
图 1.3 粉末浸渍法工艺图[10]Fig1.3 Schematic of powder impregnation process1.2.2 连续纤维增强热塑性复合材料的成型工艺成型过程是纤维增强复合材料加工过程中及其重要的一步。一般来说，常用的成型方式有注塑、拉挤、模压等成型方式。成型方式对最终所得的材料性能有很大的影响。注塑成型的成型方式容易造成增强纤维断裂，因此，在连续纤维作为增强体的情况下比较少用到此种成型方式。拉挤成型对制品外形要求较为严苛，不利于材料的广泛应用。热压成型又称模压成型，对于纤维纤维增强热塑性复合材料而言，这是一种能够简单而高效的制备特定规格的板材的生产工艺。与注塑成型、拉挤成型一样，热压成型工艺也是一种传统的塑料成型工艺，因此，相关的研究报道较多。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料研究进展[J]. 胡加卓,许治平,栾加双. 科技资讯. 2017(21)
[2]碳纤维加强型聚醚醚酮的制备探索[J]. 武扬,李英. 全科口腔医学电子杂志. 2016(15)
[3]高性能热塑性复合材料平板的厚度控制方法研究[J]. 徐光磊,胡照会,张博明,郑永哲. 玻璃钢/复合材料. 2015(10)
[4]碳纤维的性能、发展及应用研究进展[J]. 陈显明. 印染助剂. 2015(07)
[5]碳纤维在吸波材料中的应用[J]. 李鹏,陈永当,胡颖,王俊峰,张钰. 机电一体化. 2013(12)
[6]碳纤维复合材料在航空领域的应用[J]. 刘志强. 黑龙江科技信息. 2013(23)
[7]连续纤维增强热塑性复合材料制备与熔融浸渍机理研究[J]. 陈同海,贾明印,杨彦峰,薛平,蔡建臣. 工程塑料应用. 2013(07)
[8]热处理温度对碳基复合吸波材料电磁性能的影响[J]. 王雯,王成国,郭宇,于美杰,陈旸,李斌鹏. 材料热处理学报. 2012(06)
[9]聚芳醚砜醚酮酮及其炭纤维复合材料的力学性能[J]. 温红丽,祝志芳,钟鸣,占玉林,宋琤,宋才生. 高分子材料科学与工程. 2011(09)
[10]上浆剂分子量对碳纤维表观性能及其界面性能影响研究[J]. 张如良,黄玉东,刘丽,苏丹. 材料科学与工艺. 2011(03)
硕士论文
[1]碳纤维织物增强聚醚醚酮基（CFF/PEEK）航空复合材料的制备及其界面改性[D]. 张照.东华大学 2017
[2]连续纤维增强热塑性复合材料浸渍模拟及优化研究[D]. 杨建军.北京化工大学 2016
[3]连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备及性能研究[D]. 刘川.吉林大学 2015
[4]长碳纤维增强尼龙复合材料的制备及性能研究[D]. 陈同海.北京化工大学 2014
[5]纤维上浆处理及复合材料的性能研究[D]. 张传印.天津大学 2014
[6]碳基复合吸波材料的制备和表征[D]. 李斌鹏.山东大学 2013
[7]多相介质等效电磁参数计算及预报系统研究[D]. 彭智慧.哈尔滨工程大学 2003
本文编号：3402127
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