碳纖維織物增強(qiáng)聚苯硫醚基復(fù)合材料成型工藝及性能.pdf

1、紡織結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料以其可回收、成型時(shí)間短、沖擊韌性好等性能優(yōu)勢(shì)，在近幾年乃至未來(lái)材料發(fā)展藍(lán)圖上都將表現(xiàn)出十分強(qiáng)勁的勢(shì)頭。但由于熱塑性樹脂基體的熔融粘度比較大，相比于熱固性樹脂而言，對(duì)纖維的浸潤(rùn)比較困難。因此，擴(kuò)大熱塑性復(fù)合材料的應(yīng)用面臨的一個(gè)最大難題就是解決樹脂基體對(duì)纖維的浸潤(rùn)，同時(shí)熱塑性樹脂與增強(qiáng)纖維的粘合能力也是決定其發(fā)揮優(yōu)越性能的重要因素。
　　本文采用傳統(tǒng)的薄膜疊層模壓法制備了碳纖維織物(CFF)增強(qiáng)聚苯硫醚

2、(PPS)層壓板，通過(guò)模壓工藝的優(yōu)化，得到力學(xué)性能優(yōu)異的CFF/PPS復(fù)合材料。采用DSC、TGA、流變行為測(cè)試等手段對(duì)PPS基體性能進(jìn)行了表征?；谄浞治鼋Y(jié)果，考察了模壓成型溫度、壓力、時(shí)間和加載方式等工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料層壓板力學(xué)性能的影響，并初步探討了這些因素對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能的調(diào)控機(jī)制。確定了最佳的熱壓參數(shù)為:熱壓溫度330℃、熱壓時(shí)間25min，加壓方式為0.5～2.1MPa三段式加壓。在最佳工藝參數(shù)下制得的層壓板拉伸強(qiáng)度為762

3、.31MPa，彎曲強(qiáng)度720.93MPa，層間剪切強(qiáng)度58.90MPa，沖擊強(qiáng)度46.18KJ/m2。借助SEM、金相顯微鏡等表征手段觀察到，PPS基體完全滲透于紡織結(jié)構(gòu)碳纖維單絲之間，復(fù)合材料層壓板內(nèi)部沒(méi)有發(fā)現(xiàn)微觀孔隙。
　　在獲得最佳的熱壓參數(shù)后，本論文對(duì)CFF/PPS復(fù)合材料的界面進(jìn)行了研究。由于碳纖維織物原先的保護(hù)漿料對(duì)復(fù)合材料的界面是不利的，因此首先探討了丙酮去漿工藝和熱處理去漿工藝對(duì)纖維及復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)

4、的熱處理?xiàng)l件下，熱處理的去漿工藝效果比丙酮好。最佳的熱處理?xiàng)l件為在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，400℃處理4h。為了改善纖維與樹脂的界面強(qiáng)度，探討了三種界面改性劑對(duì)CFF/PPS復(fù)合材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明:CFF-SKE1比CFF-KH和CCF-SKE3更適合于CFF/PPS復(fù)合材料的界面改性，當(dāng)SKE1的丙酮溶液濃度為4％時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能相對(duì)較好。在CFF-SKEl-4條件下，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量在其它界面改性劑制備的復(fù)合材料中是最高的，也驗(yàn)證

5、了CFF與PPS界面結(jié)合強(qiáng)度的提高。
　　本論文還通過(guò)設(shè)計(jì)不同的熱處理過(guò)程，研究了熱處理溫度和熱處理時(shí)間對(duì)碳纖維增強(qiáng)聚苯硫醚基復(fù)合材料層壓板性能的影響。其結(jié)果表明:熱處理可以使得PPS分子鏈進(jìn)一步舒展，結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善。同時(shí)，在高溫下的鏈松弛可以在一定程度上消除或減少?gòu)?fù)合材料在成型過(guò)程中所引入的殘余熱應(yīng)力，結(jié)晶度提高，樹脂和纖維的界面粘合強(qiáng)度提高。在230℃下處理4h后，彎曲性能、層間剪切強(qiáng)度都有所提高，但是缺口沖擊強(qiáng)度下降則相