本文關鍵詞：高性能連續(xù)纖維增強聚醚醚酮復合材料的制備及性能研究

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【摘要】：由于短纖維或長纖維增強熱塑性樹脂基復合材料的機械強度不能滿足一些航空航天領域的要求,且連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料相對于熱固性復合材料具有成型周期短、可重復加工和韌性高等優(yōu)點,使得連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料越來越受到航空航天領域的關注。聚醚醚酮作為一種半結(jié)晶性的熱塑性聚合物,其優(yōu)異的綜合性能,使得它被視為高性能纖維增強熱塑性基復合材料基體的典型代表。但是由于聚醚醚酮樹脂不溶于有機溶劑,無法采用溶液預浸制備連續(xù)纖維增強復合材料,而采用熔體預浸方法,其熔體黏度高,這使得制備性能優(yōu)異的連續(xù)纖維增強聚醚醚酮(CXF/PEEK)復合材料十分困難。為了解決基體浸潤困難的問題,課題組早期通過包纏紗線的形式,將聚醚醚酮纖維與碳纖維緊密地混合在一起,然后將包纏紗線織制成單向布用于熱壓成型,制備出單向CXF/PEEK復合材料。但是混合織制工藝復雜、耗時長,因此本論文通過纏繞預制成型的方法,研究制備單向CXF/PEEK復合材料。通過將包纏紗線纏繞并制成預制片,隨后采用熱壓成型方法制備單向CXF/PEEK復合材料,保證了纖維的平直性和樹脂熔體對纖維的浸潤性,提高了復合材料的機械性能�；诓煌男枨�,采用包纏紗預成型法分別制備了單向連續(xù)碳纖維增強聚醚醚酮(CCF/PEEK)復合材料和單向連續(xù)玻璃纖維增強聚醚醚酮(CGF/PEEK)復合材料,并系統(tǒng)研究了成型工藝對兩種復合材料結(jié)構和性能的影響。研究表明,由于碳纖維導熱性較好,相對于絕熱的玻璃纖維增強體系,其復合材料加工成型時,基體樹脂通常會在相對較低的成型溫度和較短的模壓時間下發(fā)生熱降解。適當?shù)卦黾幽簳r間有利于基體熔體對纖維的浸潤,改善復合材料機械性能。冷卻速率對復合材料拉伸和彎曲性能的影響不是十分明顯,而層間剪切強度由于基體結(jié)晶度的變化會隨著冷卻速率的增加而明顯減小。對于單向CGF/PEEK復合材料,成型溫度和模壓時間對于其熱性能和機械性能的影響十分相似,表現(xiàn)出明顯的時溫等效性規(guī)律�；w樹脂對纖維的浸潤性會隨著成型溫度和模壓時間的增大而改善,但由于樹脂基體對高溫熱降解的敏感性,延長模壓時間更有利于改善復合材料的機械性能。隨著冷卻速率增大,由于基體結(jié)晶度的降低,CGF/PEEK復合材料機械性能出現(xiàn)不同程度的降低,但由于基體對纖維的浸潤性變化很小,機械性能的變化并不明顯。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ327

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本文編號：1290992