聚苯硫醚(PPS)具有耐高溫、耐腐蝕、絕緣、吸濕率低等優(yōu)點,被稱為五大“工程塑料”、八大“航空材料”之一。采用碳纖維作為增強體,可以大幅度提升這種材料的抗沖擊以及耐高溫、耐腐蝕等性能,擴大其應用范圍。目前,連續(xù)碳纖維增強PPS復合材料已被廣泛應用在飛機的機翼、鼻錐、油箱口蓋等部件上,在減輕重量、減少油耗等方面發(fā)揮出特殊優(yōu)勢。未來,這種新型復合材料將在電子電器、汽車工業(yè)、機械制造等行業(yè)中擁有更多的用武之地。
不過,國內(nèi)對連續(xù)碳纖維增強聚苯硫醚復合材料的應用水平還遠遠不夠,原材料方面的制備水平與美歐之間的差距嚴重制約了其應用與發(fā)展。無錫智上新材料科技有限公司通過自主創(chuàng)新,對連續(xù)碳纖維增強PPS的預浸帶制備技術(shù)進行了完善和提升,實現(xiàn)了高性能連續(xù)碳纖維聚苯硫醚預浸帶的量產(chǎn)化,能夠更好地滿足國內(nèi)市場的需要。預浸帶的性能在一定程度上決定了復合材料制品的綜合性能,下文就針對連續(xù)碳纖維增強PPS預浸帶的質(zhì)量對層壓板和纏繞管的性能影響做一簡要介紹。
連續(xù)碳纖維增強PPS預浸帶
連續(xù)碳纖維增強PPS預浸帶對層壓板性能的影響:
連續(xù)碳纖維增強PPS復合材料板的層壓過程也是PPS樹脂再浸漬碳纖維的過程,樹脂對碳纖維良好的浸潤效果和界面粘結(jié)性有助于發(fā)揮出該種復合材料的力學性能。其中,單向碳纖維預浸帶的鋪層方向、鋪層設計直接決定了層壓板在纖維方向和垂直方向上的力學表現(xiàn)。例如,碳纖維鋪層的取向影響到板材的拉伸性能,碳纖維的取向度越高,強度越大;碳纖維鋪層設計影響到層壓板的層間剪切強度,進而影響到板材的抗沖擊性能。連續(xù)碳纖維與PPS基體樹脂的粘結(jié)性對板材的性能影響非常明顯,其界面粘結(jié)強度越大,板材的整體抗外界破壞能力越強。
因此,必須保證預浸帶中碳纖維絲束的均勻分布和樹脂比例的合理分配。一旦出現(xiàn)碳纖維絲束過于集中或者樹脂富集的情況,就會產(chǎn)生殘余應力,在板材承受負載時,就可能產(chǎn)生層間分離的情況,從而影響到整個板材的性能表現(xiàn)。
連續(xù)碳纖維增強PPS板材
連續(xù)碳纖維增強PPS預浸帶對纏繞管性能的影響:
將連續(xù)碳纖維增強PPS預浸帶加壓纏繞到芯模或內(nèi)襯層上,經(jīng)過冷卻定型,得到管材制品,該工藝具有高生產(chǎn)率和質(zhì)量穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。
連續(xù)碳纖維增強PPS預浸帶與纏繞管的性能密切相關(guān),如果連續(xù)碳纖維增強PPS復合材料預浸帶中碳纖維絲束分布不均勻,或者在纏繞成型過程中預浸帶鋪放不精確、有重疊,就會對碳纖維管材管壁密度的穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。
預浸帶的浸漬均勻度對管材的均勻性更是直接相關(guān)。預浸帶中的碳纖維絲束和PPS樹脂含量都要保持合理的比例,樹脂基體的含量過多,成型中就比較容易出現(xiàn)缺陷,增加了直接剪切破壞的可能性。除此之外,如果預浸帶中的空隙率過高的話,也會對管材的ILSS、耐疲勞性等方面產(chǎn)生不利影響。
連續(xù)碳纖維增強PPS管材
無錫智上新材采用熔融浸漬技術(shù)制備連續(xù)碳纖維增強PPS預浸帶,自主設計的螺桿擠出設備在輸送熔融的聚苯硫醚樹脂時,能夠提供充分的浸漬動力,通過提升PPS樹脂的流動性,增強PPS熔體對碳纖維的全面包覆和浸漬效果,有效保證了預浸帶的質(zhì)量穩(wěn)定性。