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碳纤维增强PEEK复合材料成型工艺研究

时间:2017-10-19 9:12:54   来源:本网   添加人:admin

  型工艺进行了初步探索。

  2试验部分2.1试验材料为了进一步验证试验结果,本试验中还对不同成型温度时的PEEK/碳纤维复合材料表面形貌进行了扫描电镜分析,复合材料扫描电镜照片分别见和。

  从图中可知,当采用较低的成型温度(360T)时,PEEK树脂结晶后形成的晶体尺寸较小,而采用较高的成型温度(390T)时,PEEK树脂晶体尺寸较大。

  因此,本试验中复合材料成型温度确定为360尤。

  3.2冷却速度对PEEK/碳纤维复合材料性能的影响在成型温度为360t、保温时间为20分钟时,测试了不同冷却条件对PEEK/碳纤维复合材料力学性能的影响,试验结杲见表2.表2冷却条件对PEEK/碳纤维复合材料性能的彩响拉伸性能弯曲性能冲击韧性a(/cm)冷却条件强度模量£延伸率e强度模量£挠度/自然冷却中等冷却速度快速强制冷却注:中等冷却是指以35分钟的速度进行冷却;快速强制冷却是指以70分钟的速度进行冷却。

  由表2可以看出:对于PEEK/碳纤维复合材料,当采用中等冷却时,较之采用自然冷却和快速强制冷却,复合材料的强度、模量都有不同程度的提高,而冲击韧性则稍有下降。

  产生上述现象的原因可能是:成型中在以上的温度范围内,若采用中等冷却速度,则PEEK表层能在较短的时间内冷却成为硬壳,冷却过程中接近表层的区域先结晶,而PEEK内层因在相对较长的时间内处于以上的温度范围,因此,PEEK结晶较完整,结晶结构较稳定;同时,由于结晶作用使PEEK大分子链段排列规整,分子间作用力增强,故复合材料的强度、模量等性能有所提高,而依赖于链段运动的断裂冲击货性则有所下降。

  如果采用自然冷却,则冷却速度慢,此时PEEK的结晶过程接近于等温静态过程,结晶从均相成核作用开始,这样在PEEK/碳纤维制品中容易形成大而分布不均匀的球晶,大的球晶结构使制品发脆,力学性能下降。

  如果采用快速强制冷却,则PEEK熔体的过冷程度大,骤冷甚至使表层的PEEK树脂来不结晶而成为过冷液体的非晶结构,而在内层的PEEK树脂仍可形成微晶结构,这样由于内外结晶程度不均,会使制品产生内应力。从而导致了复合材料强度、模量等性能的降低。

  因此,本试验中复合材料成型过程中的冷却条件设定为中等冷却速度。

  4结论(l)PEEK/碳纤维复合材料成型中,不同的成型工艺条件将会对复合材料结晶形态、性能产生较大的影响。使用较低的成型温度(在高于rm的温度范围内)和中等冷却速度有利于提高复合材料的力学性能。

  (2)试验中制定出了较优的预浸带模压成型工艺参数:成型温度360成型压力3.0MPa;保温时间20分钟,中等冷却速度。