碳纖維織物增強聚苯硫醚基復(fù)合材料成型工藝及性能.pdf

1、紡織結(jié)構(gòu)的纖維增強熱塑性復(fù)合材料以其可回收、成型時間短、沖擊韌性好等性能優(yōu)勢，在近幾年乃至未來材料發(fā)展藍圖上都將表現(xiàn)出十分強勁的勢頭。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，對纖維的浸潤比較困難。因此，擴大熱塑性復(fù)合材料的應(yīng)用面臨的一個最大難題就是解決樹脂基體對纖維的浸潤，同時熱塑性樹脂與增強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)增強聚苯硫醚

2、(PPS)層壓板，通過模壓工藝的優(yōu)化，得到力學(xué)性能優(yōu)異的CFF/PPS復(fù)合材料。采用DSC、TGA、流變行為測試等手段對PPS基體性能進行了表征?；谄浞治鼋Y(jié)果，考察了模壓成型溫度、壓力、時間和加載方式等工藝參數(shù)對復(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材料結(jié)構(gòu)與性能的調(diào)控機制。確定了最佳的熱壓參數(shù)為:熱壓溫度330℃、熱壓時間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度為762

3、.31MPa，彎曲強度720.93MPa，層間剪切強度58.90MPa，沖擊強度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CFF/PPS復(fù)合材料的界面進行了研究。由于碳纖維織物原先的保護漿料對復(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、的熱處理條件下，熱處理的去漿工藝效果比丙酮好。最佳的熱處理條件為在氮氣保護下，400℃處理4h。為了改善纖維與樹脂的界面強度，探討了三種界面改性劑對CFF/PPS復(fù)合材料性能的影響。實驗表明: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，復(fù)合材料的綜合性能相對較好。在CFF-SKEl-4條件下，復(fù)合材料的儲能模量在其它界面改性劑制備的復(fù)合材料中是最高的，也驗證

5、了CFF與PPS界面結(jié)合強度的提高。
　　本論文還通過設(shè)計不同的熱處理過程，研究了熱處理溫度和熱處理時間對碳纖維增強聚苯硫醚基復(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分子鏈進一步舒展，結(jié)晶結(jié)構(gòu)進一步完善。同時，在高溫下的鏈松弛可以在一定程度上消除或減少復(fù)合材料在成型過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度提高。在230℃下處理4h后，彎曲性能、層間剪切強度都有所提高，但是缺口沖擊強度下降則相