碳纖維增強聚苯硫醚複合材料應用優勢及障礙

近年來,碳纖維增強熱塑性複合材料發展較快,它不僅能克服熱固性複合材料斷裂延伸率低、韌性差、吸溼、損傷容限低、預浸料存貯期短等缺陷,還具有可回收二次利用、成型快、環境友好型等顯著優勢,在航空航海、軌道交通、機械製造、電子電器、高端醫療等多種領域都有著巨大的應用前景。無錫智上新材是一家致力於高端熱塑性複合材料應用研發的碳纖維專業製品商,其針對連續碳纖維增強聚苯硫醚的應用現狀做出瞭如下說明:

碳纖維增強聚苯硫醚複合材料應用優勢及障礙

連續碳纖維增強PPS複合材料預浸帶

碳纖維增強聚苯硫醚複合材料的應用優勢:

作為高端複合材料常用的增強體,碳纖維材料具有密度低、比強度和比模量高、耐高溫、抗化學腐蝕、高熱導、低熱膨脹等優良特性。

聚苯硫醚PPS是一種綜合性能優異的特種工程塑料。其具有優良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩定性以及優良的電性能等特點,被廣泛用作結構性高分子材料。但是因為純的聚苯硫醚性能脆而很少被單獨使用,PPS的實際應用多以複合材料的形式出現,通過增強、改性等處理後的PPS成為“六大”特種工程塑料之一。其中,碳纖維增強PPS就是較為常見的一種應用形式。

碳纖維增強聚苯硫醚複合材料應用優勢及障礙

碳纖維增強PPS的性能優勢

相比於短碳纖維或者碳纖維粉末增強方式,無錫智上新材推出的連續碳纖維增強PPS複合材料中的碳纖維含量比例更高,因為碳纖維自身連續性好,這對產品的拉伸強度等整體性能都有著顯著的提升,尤其適用於製作異形複雜界面製件。

碳纖維增強聚苯硫醚複合材料應用的主要障礙:

連續碳纖維增強熱塑性複合材料在生產工藝上都面臨著共同的難點:熱塑性樹脂的熔融粘度較大,對增強體碳纖維的浸潤比較困難。因此,擴大熱塑性複合材料應用所面臨的最大難題即如何解決樹脂基體對碳纖維的完全浸潤問題。

碳纖維增強聚苯硫醚複合材料應用優勢及障礙

純PPS粒子

除此之外,不同的熱塑性樹脂因其特性不同,在具體應用中又顯現出不同的問題。對於聚苯硫醚來說,因其自身分子鏈的鏈接結構簡單,極易結晶,且線性PPS樹脂的結晶度可達70%,因此碳纖維與PPS樹脂之間的界面強度並不是很好。

其次,由於PPS樹脂的熔融溫度高,導致其成型溫度也比較高,且在高溫下易發生熱氧化交聯導致其分子量增加,導致PPS樹脂的玻璃化轉變溫度也隨之上升,PPS的熔融及結晶行為對複合材料力學性能的影響需要進一步探明。

再者,PPS在與碳纖維結合中,因為碳纖維表面成惰性,表面活性小,界面強度較弱,複合材料的力學性往往不能充分得到體現,而且目前所用於碳纖維表面的上漿劑和界面改性劑主要是針對於熱固性材料的,對於熱塑性來說其耐熱性不夠理想,且在高溫加工下容易分解,直接影響到界面改善效果。

碳纖維增強聚苯硫醚複合材料應用優勢及障礙

不同的熱塑性樹脂基碳纖維複合材料

總之,從國內外先進複合材料的發展動向上看,作為高性能半結晶性熱塑性工程塑料的PPS樹脂在複合材料領域中極具發展潛力,無錫智上新材也正是看中這一點,才積極投身於連續碳纖維增強熱塑性複合材料產品的應用研發。隨著碳纖維增強聚苯硫醚複合材料優異的耐熱性、耐腐蝕性和機械性能得到各大高新領域的逐步認可及重視,相信以上問題將在不久的將來得到逐步完善和解決。


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