连续碳纤维与聚醚砜复合材料的应用

与其它高性能工程塑料如聚醚醚酮、聚醚酮酮、热塑性聚酰亚胺等相比，聚醚砜（PES）的整体性能不算很突出，但是其应用价值并不低。PES的长期使用温度可达180℃，适用于多种成型工艺，其力学性能、耐化学腐蚀、抗高温蠕变性能等能满足现代工业特定部分的应用需求。为了进一步提升聚醚砜的性能，越来越多的应用设计者将碳纤维与聚醚砜结合起来，通过碳纤维增强的方式，使这种聚醚砜复合材料的应用范围得到相应的扩大。例如，在医疗器械中，这种材料适用于高温蒸气、干蒸、射线等灭菌法的反复消毒，在一些高端工业制造领域中，该材料的线膨胀系数小、尺寸稳定性高、耐油、耐热和耐水解、耐腐蚀性等优点被广泛利用。

聚醚砜（PES）

碳纤维增强热塑性复合材料的力学性能是由碳纤维自身的强度、含量、树脂基体的特性以及二者之间的界面粘结性所决定的。以无锡智上新材生产的连续碳纤维增强聚醚砜单向板为例，首先，这种单向板是采用连续碳纤维增强聚醚砜复合材料预浸带制作而成的，预浸带中碳纤维的强度对复合材料板成品的拉伸、弯曲等性能有直接影响；其次，聚醚砜与碳纤维之间的界面强度决定了复合材料板的层间剪切强度，界面强度越高，层间剪切强度也越高。

为了检测碳纤维材料是否在聚醚砜复合材料中发挥出应有的作用，无锡智上新材对碳纤维增强聚醚砜复合材料板进行纵向拉伸破坏，发现这种破坏是带有碳纤维拔出的混合破坏，弯曲破坏断口形貌类似于纵向拉伸破坏端口，层间剪切破坏形式表现为基体开裂并呈锯齿状，这种现象说明碳纤维与聚醚砜的界面粘结性较好。

连续碳纤维预浸料

应用方通过对产品进行检测，发现采用碳纤维增强的方式可以明显降低产品原有的犁削、撕裂及其它非粘着性磨损，使PES复合材料的耐磨性能得到显著提高。另外，作为增强体的碳纤维的长度对聚醚砜的摩擦磨损性能的改善效果不一样，长碳纤维、连续碳纤维的效果优于短碳纤维及粉末碳纤维；碳纤维的体积分数对聚醚砜复合材料产品的摩擦系数及比磨损率存在一定的影响，当碳纤维的体积分数为15%时，其摩擦系数及比磨损率处于最低阈值。

碳纤维板

在连续碳纤维增强PES复合材料的制作过程中，无锡智上新材建议应用方考虑树脂基体的复配性使用，如在PES基体中添加半结晶型PPS。由于PES树脂由玻璃态向高弹态的改变会引发ILSS数值的下降，PPS的加入有助于避免这类现象的产生。复合材料的界面结合强度在成型温度区间内往往会随着热压温度的升高而升高，热压温度在280-320℃温度区间内基本能维持在一个稳定的范围。PPS与PES复配的方式能够避免以单一PES为基体的复合材料在某些温度点上出现性的突变，在增加工艺可控性的同时，有效保证了复合材料性能的稳定性和使用的安全性。

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