長纖連續(xù)碳纖維+PEEK復(fù)合材料的性能優(yōu)勢
發(fā)表時(shí)間:2023-06-26 17:02:47 作者:碳纖維作者小趙 閱讀數(shù):825聚醚醚酮(PEEK)具有高熱穩(wěn)定性、低密度、耐化學(xué)腐蝕、優(yōu)異的摩擦性能、高耐磨和耐疲勞等特性。近年來,隨著高性能聚合物材料的研發(fā)進(jìn)展,PEEK復(fù)合材料的應(yīng)用也越來越廣泛。
PEEK是一種具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)的高分子材料,具有高模量、耐高溫、耐酸堿、耐腐蝕等特性,且具有優(yōu)異的機(jī)械性能和絕緣性能。但由于 PEEK材料剛性較差,因此,其復(fù)合材料通常具有較高的層間剪切強(qiáng)度(ILSS)和低模量(LMW)。這限制了PEEK復(fù)合材料在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。近年來,隨著對PEEK復(fù)合材料性能要求的提高,研究人員開始探索用碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PEEK復(fù)合材料。
碳纖維增強(qiáng) PEEK復(fù)合材料具有如下優(yōu)點(diǎn):
碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料比強(qiáng)度、比模量更高,是一種極具潛力的高性能復(fù)合材料;
碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料可以滿足更多的應(yīng)用要求,如抗沖擊、耐高溫、耐疲勞等。
碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料在汽車和航空航天領(lǐng)域也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。據(jù)報(bào)道,碳纖維增強(qiáng) PEEK復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域,主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的制造以及燃?xì)廨啓C(jī)葉片的制造。在汽車領(lǐng)域,主要應(yīng)用于汽車零部件的制造,如車身結(jié)構(gòu)件、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。碳纖維增強(qiáng) PEEK復(fù)合材料在航天領(lǐng)域主要應(yīng)用于航天器的結(jié)構(gòu)件制造。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等。汽車零部件的制造,如車身結(jié)構(gòu)件、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要有航天飛行器殼體、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等。
目前,國內(nèi)的碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料主要采用長纖連續(xù)碳纖維(LCF)與短切碳纖維+PEEK進(jìn)行復(fù)合,并在此基礎(chǔ)上制備復(fù)合材料。你像東臺智上在研究長纖連續(xù)碳纖維的不斷發(fā)展下,生產(chǎn)的國產(chǎn)長纖連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料在性能上已經(jīng)能夠與進(jìn)口產(chǎn)品相媲美,甚至部分性能已經(jīng)超過進(jìn)口產(chǎn)品。而且,國產(chǎn)長纖連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料具有較低的成本和較高的性價(jià)比。
我們這里就針對東臺智上量產(chǎn)成型的長纖連續(xù)碳纖維+PEEK復(fù)合材料的性能解析
拉伸強(qiáng)度
拉伸強(qiáng)度是衡量碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料性能的一個(gè)重要指標(biāo),通常用拉伸強(qiáng)度與試件厚度的比值表示。拉伸強(qiáng)度越大,材料越容易達(dá)到目標(biāo)強(qiáng)度,而試樣越薄,則材料的塑性越大,塑性變形也越大。碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度可達(dá)500 MPa以上,可以滿足醫(yī)療器械、航空航天領(lǐng)域的使用要求。
模量
模量是衡量材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)之一,是指在力作用下材料所產(chǎn)生的形變。通常用拉伸強(qiáng)度與試件厚度的比值來表示。對于復(fù)合材料,模量一般采用復(fù)數(shù)模量表示,彈性模量是衡量復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度和剛度的重要參數(shù),在材料設(shè)計(jì)中通常以材料的彈性模量來表征,材料的彈性模量越高,表明材料的抗拉強(qiáng)度越低,即材料越不容易達(dá)到目標(biāo)強(qiáng)度。
東臺智上長纖連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料的彈性模量可達(dá)180 GPa,比進(jìn)口碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料的彈性模量高出近30%。
耐熱性
耐熱性是指在一定溫度下,材料保持其性能不變所需要的溫度。耐熱性是衡量材料使用性能和工藝性能的重要指標(biāo)之一。一般來說,耐熱性好的材料可以承受高溫作用而不會發(fā)生性能退化,長纖連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料的耐熱性比傳統(tǒng)熱固性碳纖維復(fù)合材料以及其他纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料高。
親膚性
PEEK除了具有優(yōu)異的機(jī)械性能之外,還具有非常好的生物相容性也就是我們說的親膚性。那PEEK具有親膚性的原因是因?yàn)槠湔麄€(gè)材料組成有關(guān),PEEK的是由碳、氧、氮組成,那這些元素在人體內(nèi)是比較常見的元素,就能夠跟人體的皮膚相容,不會產(chǎn)生過敏以及刺激。另外PEEK材料的表面光滑,不易吸附細(xì)菌和其他微生物,從而減少了感染的風(fēng)險(xiǎn)。
長纖連續(xù)碳纖維+PEEK材料也就具備了非常好的生物相容性,這就能夠在醫(yī)療植入上面不會引起不良反應(yīng),你比如骨科和牙科手術(shù)的植入物包括人工關(guān)節(jié)植入物。
總的來說,PEEK之所以具有親膚性,是因?yàn)樗幕瘜W(xué)成分與人體相似,并且能夠與皮膚和組織相容。此外,PEEK還具有出色的機(jī)械性能和舒適的觸感,使其成為一種理想的材料用于各種應(yīng)用,尤其是醫(yī)療領(lǐng)域。
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