碳纤维布增强聚苯硫醚复合材料的性能研究

邱军 ，等 ：碳纤维布增强聚苯硫醚复合材料的性能研究 碳纤维布增强聚苯硫醚复合材料的性能研究 邱 军 姜世峰 张玲玲 (沈阳化工学院材料系，沈阳 110021) 摘要 研究碳纤维布的含量、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及填料等对聚苯硫醚复合材料性能的影响。结果表 明，随着碳纤维布 含量的增加 ，复合材料的拉伸强度、冲击强度提 高；碳纤维布经过表面处理后与聚苯硫 醚的粘接强度大赶提高，其 中用 丙酮浸泡的效果好 于高温热处理 ；填料硅灰石经偶联 处理后加入 复合材料 中，可提 高材料的力学性能和耐热性。 关键词 聚苯硫醚 碳 纤维 复合材料 界面 聚苯硫醚(PPS)是新型的耐高温热塑性 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 塑 料 ，它不仅具有较高的强度和良好的尺寸稳定性 ，而 且还有优良的耐化学药品性、阻燃性和 良好的加工 性能 ，是一种能在高温条件下长期使用的特种工程 塑料。但是，由于 PPS主链上存 在大量 的苯环 ，增 加了高分子链的刚性，使其性脆、冲击韧性不高，因 而在应用中受到了一定的限制。近年来 ，不少学者 开展了提高 PPS韧性的研究工作 ]。很多学者利 用纤维增强 PPS，采用熔融法或悬 浮法成 型。笔者 利用碳纤维布 (CF)增强 PPS并利用类似于无机粉 末成型采用的“冷压烧结”法制备了 PPS／CF复合材 料，研究了碳纤维布的含量 、表面处理方法及刚性粒 子填料等对复合材料力学性能的影响。 1 实验部分 1．1 原材料 PPS：日本吴羽公司； 碳纤维 ：TSX一123(1K) ，吉林炭素集 团碳纤维 分厂 ； 硅灰石：10 Ixm(1 250目)，沈阳天吴公司 ； 钛酸酯偶联剂 ：NDZ一401，南京曙光化工厂。 1．2 仪 器与设 备 平板硫化机 ：JB一6型，上海第一橡胶机械厂； 电子万能试验机 ：WD一2型，长春第一试验机 厂 ； 冲击试验机 ：XCJ一4型，吴忠材料试验机厂 ； 自耦式热机曲线形变仪 ：南京新华科学仪器制 造公司。 1．3 工 艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图 1为 PPS／CF复合材料的制备工艺流程。 1．4 试样 的性 能测试 拉伸强度按 GB／T 1447—1983测试 ；冲击强度 按 GB／T 1451—1983测试；热机曲线按 GB／T 11998 — 1989测试 ，升温速率为 2~C／min。 PPS 碳 纤维 填料 图 1 PPS／CF复合材 料 的制备工 艺 流程 2 结果与讨论 2．1 碳纤维布含量对 PPS／CF复合材料拉 伸性能 的 影 响 图 2为碳纤维布含量对 PPS／CF复合材料拉伸 性能的影响。 时 ＼ 想 堡 碳 纤维 布含 量 ／％ 图 2 碳纤维布含量对 PPS／CF复合材料拉伸性能的影响 由图 2可以看 出，随着材料中碳纤维布含量的 增加 ，材料的拉伸强度逐渐提高 ，当碳纤维布含量增 加到大约 50％时拉伸强度开始减弱。通常在增强 复合材料中，材料的力学性能由基体 、纤维以及纤维 与基体间的界面特性所决定 。在碳纤维布增强 PPS 体系中，基体中的全部剪应力是 以纵向拉应力的方 式加在纤维上的，由纤维起承载应力的作用 ，碳纤维 布含量越大 ，承担外力载荷的能力也就越大 ；而基体 则主要起粘接纤维 、传递应力的作用，基体与纤维的 粘接程度越好 ，应力越能均匀地传递到纤维上 ，材料 的拉伸强度也就越高。因此 ，碳纤维布的含量增加 时，材料的拉伸强度也随之提高，但 当碳纤维布的含 量增加到一定程度时 ，碳纤维布层 间 的PPS含量 减 收稿 Et期 ：2002．05．27 维普资讯 http://www.cqvip.com 2 工程塑料应用 2002年 ，第 30卷 ，第 9期 少 ，碳纤维布层间的粘接度差 ，应力不能得到有效传 递 ，易形成应力集 中，从 而导致材料的拉伸强度下 降。 2．2 碳纤维表 面处理对 PPS／CF复合材料 力学性 能的影 响 由于在纺布过程 中碳纤维经环氧树脂表面处 理 ，所以试验过程中主要采用丙酮浸泡和高温热处 理两 种表 面处理 方 法。不 同的表 面处理 方 法对 PPS／CF复合材料力学性能的影响见表 1。 表 1 表面处理方法与复合材料的力学性能的关系 处理方法 拉伸强度／MPa 冲击强度／kJ·m。 未处理 108．1 l2．O 丙酮浸泡 149．9 20．5 高温热处理 141．0 l6．8 由表 1可以看 出，经表面处 理的碳纤维增强 PPS复合材料的拉伸性能和冲击性能都得到了显著 提高 ，并且效果很明显。其主要原因是这种含环氧 树脂的碳纤维与基体 PPS的界面强度并不理想，而 经过丙酮浸泡或高温热处理后 ，基体与碳纤维界面 粘结强度提高，从而使材料的拉伸强度和冲击韧性 均有明显的增加。但高温热处理会使碳纤维强度降 低 ，故处理效果不如丙酮浸泡好。 2．3 硅灰石对 PPs／CF复合材料冲击性能的影响 按无机刚性粒子增韧理论 ，笔者使用硅灰石作 为填料来改善 PPs的韧性 ，在此基础上制成的 PPs／ CF复合材料可达到既增强又增韧的目的，并且还能 降低材料的成本。图3为硅灰石含量对 PPS／CF复 合材料冲击性能的影响。 吕 ● ＼ 想 伯 量 硅灰 石舍 量 ／％ · 一 硅灰石经偶联剂处理；。～硅灰石未经处理 图 3 硅灰石含量对 PPS／CF复合材料冲击性能的影响 由图3可以看出，随着经钛酸酯偶联剂处理的 硅灰石含量的增加 ，PPS／CF复合材料的冲击强度逐 渐提高，当硅灰石含量为 20％时可达到最大值。可 见加入适量的无机填料可提高 PPS／CF复合材料 的 韧性。究其原因可能是作为刚性粒子的硅灰石能有 效地防止微裂纹的产生 ，并以硅灰石粒子为晶核 ，诱 导基体树脂形成伸展链晶体网络结构 ，从而使体系 由脆转韧。但硅灰石 的含量过大时，细粒之间容易 自聚成团，产生应力集 中点，从而使材料发生脆性破 坏 。 与其相对照 ，如使用未经偶联剂处理的硅灰石 ， 则随其含量的增加 ，复合材料 的韧性降低。这充分 说明偶联剂对硅灰石增韧 PPS／CF的影响很大。用 偶联剂处理的硅灰石能使材料 的冲击韧性提高 ，这 是因为偶联剂的端基与填料和基体产生了化学偶联 和物理缠结 ，改善了两者界面的粘附性 ，且偶联剂的 柔顺分子链增加了“芯 一壳”粒子的形变能力，从而 提高了材料 的冲击韧性 ，而未 经处理 的硅灰石 与 PPS的界面粘接强度不 高，因此在外力 的作用下两 者界面将成为最薄弱 的部位 ，容易产生应力集 中而 导致材料破坏。这也说明在刚性粒子增韧体系中， 除了粒子的含量 、大小及分布外，界面的粘接状态也 不容忽略。 2．4 碳纤维布的表面处理及硅灰石含量对 PPS／CF 复合材料热性能的影响 笔者采用热机曲线法考察了 PPS／CF复合材料 的热性能。图4为碳纤维布表面处理及硅灰石含量 对 PPS／CF复合材料热性能 的影响，其 中硅灰石均 经偶联剂处理。 、 300 95 赠 290 285 蕞 280 未处 理 丙酮 硅 灰石 硅 灰石 浸泡 20％ 30％ 图4 碳纤维布表面处理及硅灰石含量对复合材料热性能的影响 由图 4可见 ，碳纤维经表面处理的复合材料热 性能有所提高，其原因是碳纤维布经过表面处理后， 纤维与树脂之间的粘接强度得 以改善 ，所 以在提高 力学性能的同时，也提高了其热性能。而无机填料 的加入可进一步提高 PPS／CF复合 材料的热性能 ， 其原因是硅灰石粒子的存在使 PPS分子链 的运动 受阻 ，当达到原来 的热变形温度时，因填料的阻碍 ， 它必须吸收更多的能量才能开始变形，故而提高了 材料的耐热性 。随着硅灰石加入量的增多，这种阻 碍运动的趋势增大 ，耐热性也就随之提高。 3 结论 (1)PPS／CF复合材料体 系中碳 纤维布 的含量 对 PPS／CF的力学性能影响很大，随着碳纤维布含 量增加 ，复合体系的力学性能增大。当增至一定程 维普资讯 http://www.cqvip.com 邱军 ，等：碳纤维布增强聚苯硫醚复合材料的性能研究 度时，力学性能开始下降。 (2)经表面处理的碳纤维布与 PPs的界面粘接 强度提高 ，对 PPS的增 强、增韧效果较 明显。不 同 的表面处理方法对力学性能 的影响稍有不同，丙酮 浸泡的效果较好。 (3)加入经偶联剂处理 的硅灰石有助于提高 PPS／CF复合材料 的冲击韧性 ，并在硅灰石含量 为 20％时性能达到最好。 (4)无机填料的加入有利于提高复合材料的耐 热性，并且随着填料的增加，耐热性也提高。 参 考 文 献 1 Kenny J M ，et a1．Crystallization kinetics of PPS and PPS／carbon composites．Polymer Engineering an d Science，1998，31：8607 2 张佐光，等．碳纤维增强 聚苯硫 醚的断裂韧性研究．中国塑料 ， 1995，9(6)：34 3 张爱波 ，等．短芳纶纤维增强聚苯硫醚复合材料的性能研究．纤维 复合材料 ，1999(2)：10 STUDY oN THE PRoPERTY oF CABoN FⅡlER CLoTH RED oRCED PPS CoM口EIoSITES Qiu Jun，Jiang Shifeng，Zhang Ling,ling (Shenyang Institute of Chemical Technology，Shenyang 1 10021，China) ABSTRACT The influence of carbon fiber cloth content，different surface treating methods and filler on the properties of PPS composite is studied．111e results show that the tensile strength and impact strength of the composite increase with the increase of carbo n fiber cloth content．After the carbo n fiber S surface treated，the interracial adhesive strength of the compo sites increased greatly an d the effect of treating with acetone is better than that with heat．The addition of filler treated with coupling agent Can increase the mechanical prope rty an d heat resistan ce of the compo site． KEYW ORIXS po lyphenylene sulfide，carbo n fiber，compo site，interface ◆ -◆ -◆ - 4 '--- ◆ - ◆ -◆ -4 ,-．4 '--● ● ◆ - 4 '---4 ,-．4 '- ；鲁|豢 ； s0_ ll l1 00 0|0ll 。l__0 东崎电气有限公司(封面) 南京聚隆工程塑料有限公司 (封二) 张家港市神舟机械有限公 司 (插 1) 广东金 明塑胶设备有限公司 (插 2) 深圳市新三思计量技术有限公 司(插 3) 北京福 田建材机械有限责任公司(插4) 多米诺喷码技术有限公司(插5) 万通塑胶原料 有限公 司(插 6、插 7) 张家港市欣荣机械有限公 司(插 8) 深圳市瑞格尔仪器有限公司(插 9) 江苏联冠科技发展有限公司(插 10) 海天 机械有限公 司(插 l1) 南京橡塑机械厂(插 12) 中国国际工业塑料及工程塑料加工技术展览会 (插 13) 华王工业集团(插 14) 兰州兰泰 塑料机械有限公 司(插 15) 玉环真空泵厂(插 16) 承德精密试验机有限责任公司(插 17) 深圳市空微特种材料有限公司(插 18) 第二届 中国塑料制品交易会暨塑料产业发展研讨会(插 19) 张家港市二轻机械有限公司(插 20) 南京安顺 自动化装备有限公司(插 21) 浙江金 星螺杆制造有限公司(插 22) 孝感市五岳传感器有限公司(插 23) 山东风光电子有限公司(插 24) 江苏智联机械装备有限公司(插 25) 成都乐天塑料有限公 司(插 26) 上海朝辉压力仪器有限公司(插 27) 张家港华明机械有限公司(插 28、插 29) 第 4届中国塑料博览会(插 30) 张家港市德华机械制造有限公司(插 31) 南京杰恩特机电有限公司(插 32) 海尔科化工程塑料 国家工程研究 中心股份有限公 司(插 33) 南京智诚橡塑机械有限公 司(插 34) 承德试验机有限责任公司(插 35) 天水红山试验机厂(插 36) 奥克兰有限公司(插 37) 南京 中观机械电子有限公司(插 38) 顺德市秦川恒利塑机有限公 司(插 39) 江苏 白熊机械有限公司(插 4|D) 济宁市塑料机械厂(插41) 南京 鼎天机械制造有限责任公司(插 42) 青岛顺德塑料机械有限公司(插 43) 南京瑞亚高聚物装备有限公司(插 4_4) 舟山市金海机械有限公 司(插45) 南京科亚公司(插 46、插 47) 上海金纬机械制造有限公司 (插 48) 南京立汉化学有限公司(11) 鞍山市龙马塑料有限公 司 (18) 宝理塑料 (中国)有限公司(插 49～插 52) 北京实达丰商贸有限公司(4|D) 广州八达公司(55) 广州顺富经贸发展有限公司(55) 北京普利宏斌化工材料有限责任公司(59) 泉州三威化工有限公司(插 53) 上海思尔达科学仪器有限公司(插 54) 上海 日之升新技术发 展有限公 司(插 55) 杭州华洋化工有限公司(插 56) 苏州南方工程材料五金厂(插 57、插 58) 岳阳经济技术开发区巨力工程塑料有限公 司(插 59) 中庆化工有限公司(插 6o) 徐州超精细粉体厂(插 61) 大连塑料机械厂(插 62) 无锡华亚机械制造有限公 司(插 63) 上海 衡展化工橡胶有限公司(插 64) 余姚市高科塑化有限公司(插 65) 吉林大学科教仪器厂(插 66) 横店集团得邦工程塑料有限公 司(插 67) 北京奥可发塑料有限责任公 司(插 68) 郑州富龙新材料科技有限公司(插 69) 大连北方测控工程有限公 司(插 70) 江苏华都科技有限 公 司(插 71) 广东省惠州博罗观音阁万华塑料厂(插 72) 辽宁铁法兴源超细增强材料有限公司(插 72) 岳阳市维远实业有限公司(插73) 常州市柏鹤涂料有限公 司(插 73) 余姚市中发工程塑料有限公司(插 74) 济南泰星精细化工有限公司(插 74) 南京沪江复合材料有限 公 司(插 75) 郑州兆明换网器研究所 (插 75) 江苏靖江市化纤塑料助剂厂(插 76) 舟山市金岛机械有限公 司(插 76) 华新工程塑料(辽 阳)有限公司(插 77) 洪湖市恒基化工有限公司(插 77) 上海艺孟橡塑有限公司(插 78) 北京加成助剂研究所 (插 78) 湖北省洪湖双马 树脂厂(插 79) 广州市鹿山化工材料有限公司(插 79) 2002福建塑料橡胶工业展览会(插 80) 长春市智能试验机研究所(插 81) 上海 逊达橡塑机械制造有限公司(插 82) 常州市新区利进化工股份有限公司(插 83) 苏州兴泰国光化学助剂有限公 司(插 84) 江苏省建湖县 兴隆尼龙有限公司(插 85) 慈溪市华通塑化有限公 司 (插86) 中纺投资发展股份有限公司(插 87) 联塑机械制造有限公司(封三) 南京 航空航天大学信立塑料机械厂(封底) 维普资讯 http://www.cqvip.com