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近年来开发了具有与环氧树脂等热固性树脂同样或更高耐热性能的热塑性基体树脂,作为代表的有聚醚醚酮(PEEK:Polyether Ether Ketone)、聚苯硫醚(PPS:Poly Pheny—lene Sultide)、热可塑性聚酰亚胺(PI:Ploy Imide)、聚醚酰亚胺(PEI:Poly EtherImide)以及聚酰胺酰亚胺(PAI:Poly Amide Imide)等.它们可与碳纤维形成热塑性先进复合材料(TP—ACM:Thermo Plastic Advanced Composite Materials)。
与CFRTP不同,TP—ACM是用连续长丝与热固性树脂一样形成层状结构,纤维的体积含有率可达50~60%。
热可塑性树脂,特别是结晶性树脂,与环氧树脂之类热固性三维交联树脂相比,其延伸率大,耐冲击性能优良.由于是芳烃系化合物.吸收水分少,热湿性④优良,其预浸料的储存寿命也更长。
以PEEK为基体的APC一2为例,纤维方向的力学性能因受纤维支配,故与增强环氧树脂没有多大差别,但有关基体的物性,例如在±45。的拉伸断裂应变则大得多,与后者相比,其落球冲击后的剥离面积更小,冲击后保留的压缩强度更高。
碳纤维增强这类热塑性树脂的中间基材有浸渍树脂的单向预浸片及织物预浸品.但这些都缺乏悬垂性及粘结性,难以叠层为复杂形状的物件.为解决这一问题开发了增强纤维与热塑性纤维交织韵中间基材。
热塑性纤维与碳纤维的混杂方式有以单纤维为单位的混合混织、将碳纤维合抱在一起的合股(P/y)以及与碳纤维对齐后进行混合交织。在叠层阶段增强纤维不浸树脂,故有悬垂性,叠层后通过加热加压同时进行浸树脂和成形。
由热塑性中间基材形成制品时主要靠加热、加压成形,冷却后固化取出。由于不像热固化树脂那样伴随有反应,故成形周期只要15~45min,与热固化树脂要求数小时相比要短得多.由于成形时要高温、高压,材料的层间剪切强度也不高,为了推广应用,今后在改进树脂的同时,有必要开发新的成形加工方法,以进一步降低成本。