聚醚醚酮（簡(jiǎn)稱PEEK）是韌性和剛性兼?zhèn)涞奶胤N高分子材料，其在自潤(rùn)滑性、耐腐蝕性、耐剝離性、耐疲勞性、阻燃性等方面的性能水平遠(yuǎn)超于同類材料。特別是當(dāng)聚醚醚酮使用了碳纖維作為增強(qiáng)材料后，其機(jī)械性能、自潤(rùn)滑性和耐疲勞性等都得到了質(zhì)的飛躍，從而具有一般合金或者復(fù)合材料難以具備的性能優(yōu)勢(shì)，為高端醫(yī)療器械等領(lǐng)域所青睞。

目前，國(guó)內(nèi)的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料制造技術(shù)仍停留在短切碳纖維或碳纖維粉末增強(qiáng)階段，絕大多數(shù)的長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料仍依賴于國(guó)外進(jìn)口，我們無(wú)錫智上新材料科技有限公司基于碳纖維復(fù)合材料改性研發(fā)的基礎(chǔ)上，掌握了相當(dāng)多的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)用技術(shù)，成為國(guó)內(nèi)長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料零部件的技術(shù)先導(dǎo)者，下面我們就針對(duì)長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板的制造經(jīng)驗(yàn)，談一談如何利用制造工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板性能的最佳狀態(tài)：

成型溫度對(duì)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板力學(xué)性能的影響

長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板的力學(xué)性能隨成型溫度升高先增大后減小，一般情況是在成型溫度370℃時(shí)力學(xué)性能達(dá)到最大值。當(dāng)溫度較低時(shí)，預(yù)浸料中就會(huì)存在樹脂浸漬不完全、分布不均勻的問題，如果樹脂流動(dòng)性差，預(yù)浸料內(nèi)部纖維分散不均勻，存在纖維局部密集和樹脂富集的情況，復(fù)合材料板在受力時(shí)就容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而影響到板材的整體性能。

當(dāng)制造溫度升高時(shí)，樹脂的流動(dòng)性就會(huì)得到提升，聚醚醚酮就能夠更好地融入碳纖維材料中，材料層內(nèi)和層間的分布變得更加均勻，復(fù)合材料板在受力時(shí)就能夠更好地通過界面將應(yīng)力由樹脂傳給碳纖維，從而避免應(yīng)力集中。而且，聚醚醚酮樹脂在高溫下會(huì)產(chǎn)生交聯(lián)，較低層次的交聯(lián)有利于提升樹脂的強(qiáng)度，但是當(dāng)溫度過高時(shí)，這種熱交聯(lián)又會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)過大降低樹脂的性能，過高的溫度同時(shí)會(huì)使樹脂的黏度上升，使之流動(dòng)性變差，阻礙纖維很好地浸漬。因此，保持合適的溫度是碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板達(dá)到最好性能狀態(tài)的關(guān)鍵因素之一。

碳纖維含量對(duì)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板的性能影響：

根據(jù)我們無(wú)錫智上新材之前多批次的產(chǎn)品性能檢測(cè)報(bào)告可知，長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板的彎曲性能、層間剪切強(qiáng)度會(huì)隨著碳纖維含量的增加而增大，這說明碳纖維材料對(duì)聚醚醚酮的增強(qiáng)作用是直接而明顯的，但是這并不代表碳纖維含量越高越好。

當(dāng)碳纖維含量較低時(shí)，樹脂能夠較好地浸漬纖維，兩者之間能夠形成較好的粘接效果，當(dāng)復(fù)合材料板受到外力沖擊時(shí)，樹脂就能有效地將應(yīng)力傳遞給碳纖維，后者的含量越高，整個(gè)板材能承受的載荷就越大。但是如果碳纖維含量過大，樹脂的比例就會(huì)相應(yīng)減少，樹脂過少就會(huì)影響到浸漬的效果，就會(huì)使碳纖維產(chǎn)生富集，這同樣會(huì)引發(fā)應(yīng)力集中，從而影響到復(fù)合材料板的力學(xué)性能。與此同時(shí)，過少的樹脂會(huì)使部分沒有浸潤(rùn)好的碳纖維暴露出來(lái)，不能均勻分布的樹脂還會(huì)影響到二者的粘結(jié)力，粘結(jié)力一旦下降，復(fù)合材料板就容易產(chǎn)生分層現(xiàn)象，層間性能就隨之變差。所以，合適的碳纖維含量也決定了長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板的性能。

冷卻速度對(duì)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板性能的影響

在碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板的制作過程中，不僅是溫度的高低對(duì)板材有直接影響，冷卻速度對(duì)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板性能的影響也比較大。在自然冷卻時(shí)，聚醚醚酮充分結(jié)晶，容易形成大的球晶，當(dāng)快速冷卻時(shí)，大分子鏈段重排的松弛過程就會(huì)滯后于溫度變化的速度，致使聚合物的結(jié)晶不均勻，制品中就容易出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，隨著冷卻速率的增大，聚合物結(jié)晶時(shí)間變短，結(jié)晶度降低，復(fù)合材料板的脆性就會(huì)下降，韌性增加，彎曲性能和層間剪切度下降，而缺口沖擊強(qiáng)度提高。這種規(guī)律就為有不同應(yīng)用需求的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料板的制作提供了可供參考的指標(biāo)，可以在具體操作中，根據(jù)板材的實(shí)際需求做出相應(yīng)的調(diào)整。

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