碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料由于具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、加工周期短、可回收循環(huán)使用等優(yōu)異性能逐漸受到航空航天、汽車工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注,也成為未來(lái)復(fù)合材料增材制造的重要發(fā)展方向。本文以高性能熱塑性樹脂聚醚砜（PES）為基體,通過(guò)溶液浸漬-相轉(zhuǎn)化法制備樹脂含量可控,柔韌性好,有可能用于三維編織和自動(dòng)鋪放成型的熱塑性預(yù)浸紗。將其經(jīng)過(guò)熱壓成型制成單向帶試樣,與常用環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料熱性能和力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)PES基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐熱性能,其熱分解溫度(T_5%)為576℃,800℃殘?zhí)悸剩∟₂）為90%,其單向帶縱向拉伸強(qiáng)度可達(dá)1781 MPa,拉伸模量為60.17 GPa,雖然略低于相同樹脂含量的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料,但PES基復(fù)合材料是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ母咝阅軣崴苄詮?fù)合材料。 

【文章來(lái)源】：復(fù)合材料科學(xué)與工程. 2020,(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

PES基連續(xù)纖維預(yù)浸紗的制備工藝流程

采用掃描電子顯微鏡(SEM)分別對(duì)PES單向帶與環(huán)氧/DDS單向帶的拉伸斷面微觀形貌進(jìn)行觀察,PES復(fù)合材料斷面處纖維分布均勻、排布密集,樹脂與纖維的浸漬較為充分。雖然熱塑性樹脂比熱固性樹脂的粘度大、流動(dòng)性差,但是從圖2中可以看出,無(wú)論環(huán)氧/DDS體系單向帶還是PES單向帶的纖維表面都包覆著均勻的樹脂層,樹脂與纖維排列緊密,沒有明顯的貧膠現(xiàn)象。說(shuō)明由溶液浸漬-相轉(zhuǎn)化法能夠保證PES樹脂充分浸漬并均勻分布于纖維之間,并且纖維端頭處有明顯的樹脂包裹,說(shuō)明樹脂對(duì)纖維的附著性良好,樹脂的錨固能力也較強(qiáng)。由此可見,采用溶液浸漬-相轉(zhuǎn)化法制備的PES預(yù)浸料中的纖維得以充分地浸漬,從而使得其熱壓?jiǎn)蜗驇е欣w維和樹脂的分散性和結(jié)合性良好。3.2 力學(xué)性能

相同條件下的縱向拉伸力學(xué)性能測(cè)試表明:環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料單向帶的縱向拉伸強(qiáng)度為2180 MPa,拉伸模量為75.12 GPa;而PES樹脂基復(fù)合材料單向帶的拉伸強(qiáng)度也能達(dá)到1781 MPa,拉伸模量為60.17 GPa。雖然PES樹脂基復(fù)合材料單向帶的縱向拉伸力學(xué)性能略低于環(huán)氧體系復(fù)合材料,但已表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。由于所用T700-24K碳纖維采用了適用于環(huán)氧樹脂基體的上漿劑,并不適用于PES熱塑性樹脂基體,因此,纖維與PES樹脂界面性能較差可能是導(dǎo)致其復(fù)合材料整體力學(xué)性能略低的主要原因。如果能夠改善PES樹脂與碳纖維之間的界面粘接性能,則有可能大幅提高PES樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能。3.3 熱穩(wěn)定性

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