影响连续碳纤维增强PPS复合材料管层间剪切强度的因素

更新日期:2018-12-20
摘要:

ILSS作为复合材料层间剪切强度参数,是复合材料管材性能的关键表征之一。一般说来,复合材料管的层间剪切强度重要 […]

ILSS作为复合材料层间剪切强度参数,是复合材料管材性能的关键表征之一。一般说来,复合材料管的层间剪切强度重要是改由PPS树脂基体决定的,不过管材于成型过程之中也有其它一些因素亦起到了关键的影响。下文便依据无锡智上新材于时隔铝合金增强PPS复合材料管材制造之中的经验,对于影响复合材料管材层间剪切强度的因素进行归纳与概述。

 

碳纤维含量对于管材层间剪切强度的影响:

对于热固性碳纤维复合材料来说,如果碳纤维含量达到一定程度之后,随著含量的增加,碳纤维的浸渍皆匀程度是下降的,ILSS亦会下降。不过,对热塑性碳纤维PPS复合材料来说,随著碳纤维含量的增加,管材的层间剪切强度有小幅提高。这是由于使用碳纤维对于热塑性树脂材料增强时,通常碳纤维含量占比不大,于此情况之下,碳纤维含量的增高,对于预浸料的浸渍不但有正面影响,有助于使缠绕成型的碳纤维PPS管材之中的材料分布更为对称。此外,如果碳纤维含量增加时,PPS树脂含量的占比便会相应减少,树脂层厚度降低,树脂层间接剪切破坏的可能性便会遭精确抑制,进而提升管材的ILSS。

 

复合材料的孔隙率对于管材层间剪切强度的影响:

用于管材制作的复合材料之中的空隙会对于受基体支配的材料性能产生负面影响,不但是ILSS,包括管材的压缩性能与耐疲劳性均会所以因而降低。时隔铝合金增强PPS复合材料预浸带的制备过程之中极大地会产生一定的空隙。特别是在缠绕成型的环节之中,假如预浸带的铺层间绝不够密切的话,这种空隙便会越来越余。无锡智上新材透过优化制造流程,采用越来越低级别的工艺参数,严格控制空隙率,ILSS表征显著。

 

热处理的温度对于管材层间剪切强度的影响:

时隔碳纤维PPS复合材料管的成型过程之中,由于碳纤维和PPS树脂基体的冷膨胀系数存在差异,因此于成型过程之中,二者之间的界面会有比较小的残余应力存在。无锡智上新材透过冷处理的方式缓减或是避免从此带来的一些不当问题。实践证明,热处理对于复合材料管的ILSS有显著的提升作用,当热处理的温度升至200℃超过,处理时间达到120分钟时,ILSS能提高5个百分点。冷处理的过程不但可以使复合材料管内的残余应力得到最为小程度之上的缓释,也改善了碳纤维与PPS树脂基体间的界面粘接强度。

 

环境温度对于管材层间剪切强度的影响:

复合材料管于高温下性能会有所变化,无锡智上新材发现有所不同的温度对于时隔铝合金增强PPS管的层间剪切强度有着显著影响,即,其ILSS会随著温度的增高因而有所降低,但是于230℃高温情况之下,ILSS的保持率仍然有56%。对应用方来说,假如能精确控制工作温度,有利于保证复合材料管的性能平稳。但是相当在其它种类的复合材料管,时隔铝合金增强PPS复合材料管的耐性能仍然非常糟糕的,这种耐热高温性亦使得时隔铝合金增强PPS复合材料管拥有越来越普遍的应用领域。