碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用

随着新材料和成型工艺的不断发展,现代装备制造领域正朝着高强度、轻量化方向迈进。碳纤维增强聚醚醚酮[CarbonFiber/Poly(Ether-Ether-Ketone),CF/PEEK]复合材料,因其绝缘性好、耐腐蚀性强、力学性能优异的特点,在航空、医用等领域备受关注,促使其制备工艺及性能研究取得了飞速发展。文章主要阐述近年来CF/PEEK复合材料的研究进展,并总结其在航空领域中的应用。

短切CF/PEEK复合材料的制备及抗紫外老化性能

CF/PEEK复合材料因轻质高强、耐腐蚀抗老化等特点,在各领域中被广泛应用,而其在成型过程中不可避免地会产生边料、废料,因此针对CF/PEEK回收再利用的研究很有意义。由于PEEK熔点高、溶体粘度大等特点,此类材料回收再利用困难,本工作通过添加一定量的PEEK树脂粉末的方法,改善短切预浸料的热压工艺性,通过紫外线加速老化实验,研究紫外老化对复合材料微观形貌、力学性能等的影响,并结合主成分分析法综合评价短切CF/PEEK复合材料的抗紫外老化性能,为热塑性预浸料和热塑性复合材料制品的回收再利用提供参考。研究结果表明:添加了树脂粉末的复合材料表面质量和力学性能得到明显的提高。试样表面的树脂基体在紫外老化作用下会出现粉化开裂并逐渐脱落的现象,在表面形成孔洞、裂纹等缺陷,紫外老化时间越长,复合材料表面受损越严重,力学性能下降越明显。通过主成分分析法得到,树脂添加量对短切CF/PEEK复合材料的抗紫外老化性能影响不大。

碳纤维-聚醚醚酮改性促进材料成骨活性和抗菌性能的研究进展

碳纤维-聚醚醚酮(carbon fiber-polyetheretherketone,CF-PEEK)因生物安全性、射线可穿透性、与皮质骨弹性模量的高匹配度等诸多优异性能,而被认为是骨科及牙科领域极具潜力的植入材料。如何增强CF-PEEK的生物活性和抗菌性,提高其与骨组织的结合能力,是CF-PEEK表面改性中的研究热问题。本文就碳纤维-聚醚醚酮改性促进材料成骨活性和抗菌性能的研究进展及应用前景进行综述。

短碳纤维增强注塑聚醚醚酮复合材料微观结构与力学性能研究

实验结果表明 :短碳纤维增强注塑聚醚醚酮 (CF/ PEEK)注塑板材中存在“皮 -芯”次层微结构 ,用金相显微镜可以表征 CF取向度不同的皮层和芯层的厚度 ,整板材料的力学性能可以根据皮层及芯层的厚度及其强度按“混合规则”计算。 DSC法及热烘箱法研究表明 ,碳纤维取向结构和

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料滑动摩擦转移膜的ESCA研究

碳纤维增强聚醚醚酮在滑动时形成的转移膜对其摩擦学性能有重要影响，本文对此转移膜进行了Ｘ射线光电子能谱化学分析（ＥＳＣＡ）。表明，与纯聚醚醚酮和聚醚醚酮＋聚四氟乙烯相比，碳纤维增强聚醚醚酮形成的转移膜最薄，连续性与均匀性最好，因此其摩擦学性能最好。转移膜的成份沿着其深度方向发生变化，表明此膜中石墨和聚四氟乙烯存在着优先转移。在这一研究的基础上，本文对滑动摩擦转移膜的形成提出粘着转移机制。

碳纤维增强PEEK复合材料的摩擦学性能研究

用磨损试验机对碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料进行室温干滑动磨损试验,考察了碳纤维的含量、石墨润滑剂、对磨时间及载荷对材料磨损量及摩擦系数的影响,并用电子显微镜对其磨损表面进行了观察与分析,同时对材料的磨损机理进行了探讨。研究结果表明,随着载荷的升高和对磨时间的延长,材料的摩擦系数逐渐降低并趋于稳定,磨损量呈上升趋势;加入碳纤维可以明显地降低材料的摩擦系数和磨损量,当碳纤维含量为5％～10％时复合材料的摩擦系数和磨损量最低;加入适量固体石墨可进一步降低复合材料的摩擦系数和磨损量。

碳纤维增强聚醚醚酮(CFR/PEEK)和钛合金的细胞毒性比较

目的通过体外细胞毒性试验,对碳纤维增强聚醚醚酮(CFR/PEEK)和钛合金两种材料的细胞毒性进行比较。方法培养人皮肤成纤维细胞(HSF)、人成骨细胞(HFOB)和鼠成纤维细胞(NIH3T3),提取两种材料浸提液。利用CCK-8测量细胞增殖和细胞毒性,采用SPASS12.0对数据进行统计分析,Microsoft Excel软件绘制细胞生长曲线。结果两种材料对三种细胞的增殖均有轻微抑制,但材料组和对照组之间并无显著差异;两种材料对三种细胞均无细胞毒性。结论碳纤维增强聚醚醚酮具有和钛合金相同的细胞相容性,可作为未来矫形外科固定器械的替代材料。

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料化学镀镍工艺

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料是一种耐高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃及耐剥离性能优异的特种工程复合材料。复合材料表面金属化不仅可以改善其装饰性,还可以进一步改善复合材料的抗磨减磨性能、抗氧化性能和阻燃性能等。详细阐述了碳纤维增强聚醚醚酮复合材料表面化学镀镍的工艺过程、影响因素、原理及质量评价方法,为推广规范的化学镀镍工艺,改善化学镀镍层质量,扩大工业应用提供了借鉴。

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的界面改性

由于其优异的性能。碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)热塑性复合材料是近年来先进复合材料研发的热点。但因PEEK熔融黏度大、CF丝束密集且具有化学惰性,树脂对纤维丝束浸渍困难和界面相互作用弱阻碍了高性能热塑性复合材料广泛应用,放改进界面性能是研究的重点。本文采用聚醚酰亚胺(PEI)以及聚醚酰亚胺/氧化石墨烯(PEI/GO)对活化后的CF表面进行界面改性处理,再通过模压成型制备CF/PEEK复合材料。结果表明,1 wt%PEI改性剂有效增强了纤维-基体间的相互作用力,0.5 wt%GO的添加使得界面结合性能进一步提升,层间剪切强度(ILSS)提高了68%,弯曲强度、弯曲模量分别提高了54%、68%。复合材料破坏形式由树脂-基体脱黏转变为基体内部断裂。

聚醚醚酮水性上浆剂对碳纤维热塑性复合材料界面性能的影响

为了提高碳纤维(CFs)热塑性树脂基复合材料的界面性能,采用以相反转乳化法制备的聚醚醚酮(PEEK)水性上浆剂对CFs进行上浆处理,然后通过手糊热压的方式制备CFs/PEEK树脂热塑性复合材料,研究上浆剂乳液浓度与上浆剂的附着量对CFs及其热塑性复合材料界面性能的影响。结果表明:当PEEK上浆剂在水乳液中质量分数为2%时,乳液的表面张力具有最小值29.2 mN/m,PEEK上浆剂乳液具有最佳的表面润湿与铺展性能,PEEK上浆剂的最佳附着量为6 mg/g;采用此上浆工艺条件上浆后的CFs表面氧元素质量分数增加到19.51%,CFs复丝断裂强度较原厂上浆CFs提高了23.7%,制备的CFs/PEEK复合材料拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度比未上浆改性的分别提高了58.37%、37.01%和47.53%。与基体树脂同质的PEEK复合型水性上浆剂能明显改善CFs/PEEK复合材料的界面黏结性能,显著提高CFs/PEEK的整体力学性能。

PEEK碳纤维增强复合材料的动态力学行为

ＰＥＥＫ碳纤维增强复合材料的动态力学行为李健（中国科学院固体物理研究所合肥２３００３１）章明秋，徐建军（中山大学材料科学研究所广州）（青岛化工学院青岛）关键词ＰＥＥＫ，碳纤维复合材料，内耗，Ｔｇ热塑性、耐高温的工程塑料聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）是一种半晶聚...

有望替代聚醚醚酮塑料的碳纤维增强酚醛树脂复合材料

总部位于东京的日本住友电木公司（Sumitomo Bakelite）正在拓展他们的Vyntec型碳纤维增强酚醛树脂复合材料模制品在全球汽车行业中的应用业务。该业务始于欧洲，该公司强调该复合材料当前可以代替聚醚醚酮（PEEK）树脂，用于制造各种汽车部件，如传动装置、刹车片等。

短碳纤维增强聚醚醚酮复合材料生产技术

聚醚醚酮(PEEK)是英国 ICI 公司最先于1981年投放市场的一种耐高温、高性能、热塑性特种工程塑料。以碳纤维增强的聚醚醚酮复合材料是一种新型复合材料,可制造航空、核工业、机械、化工、汽车等领域的设备零部件,如齿轮、轴承、活塞环、油压机部件、磁力泵隔离套、高温下检测传感器零件。

自加热化学气相法制备连续碳纤维增强碳化硅复合材料

通过自加热化学气相渗积法制备了 Cf/ Si C复合材料 ,对其力学性能进行了测试与分析 ,运用 SEM对复合材料显微结构和断口形貌进行了分析。研究表明 :自加热化学气相渗积法具有较快的渗积速率 ;气体流量的适度增加可改善复合材料的性能 ;碳涂层的厚度对复合材料的力学性能有较大的影响 ,适合的涂层厚度在 0 .35～ 0 .5

SiC微粉含量对先驱体转化制备碳纤维布增强碳化硅复合材料性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)、二乙烯基苯(DVB)和SiC微粉为原料制备了碳纤维布增强碳化硅复合材料,考察了SiC微粉含量对材料结构与性能的影响。实验表明,SiC微粉含量过低,材料内部存在大的孔洞,容易造成应力集中,导致材料的力学性能较差;而当SiC微粉含量较高时,在制备过程中微粉对碳纤维机械损伤加大,同样导致材料力学性能下降。当SiC微粉含量为30%(质量分数)时,所制备的材料的力学性能较好,其弯曲强度和拉伸强度分别为246.4MPa和72.5MPa。

玻璃纤维增强PEEK复合材料成型工艺研究

本文初步探索了玻璃纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料的成型工艺。通过力学性能、微观形貌分 析等试验,探索了不同工艺参数对玻璃纤维增强 PEEK 复合材料性能的影响,进而制定了复合材料较优的成型工艺参数。其成型工艺参数包括冷却速度、成型压力、成型温度、保温时间。

有限元分析碳纤维增强聚醚醚酮与钛合金髓内钉固定胫骨中段骨折的效果

目的 采用有限元分析方法比较低模量碳纤维增强聚醚醚酮(CFR-PEEK)髓内钉与钛合金髓内钉固定胫骨中段骨折的效果。方法 采用钛合金和不同碳纤维含量CFR-PEEK(CF30、CF50、CF60)髓内钉固定胫骨干粉碎性骨折,分析皮质骨最大应力、骨折最大位移。结果 在轴向压缩200 N载荷条件下,髓内钉最大应力集中在胫骨近端区域,钛合金组最大应力为104.2 MPa,CF30组为32.7 MPa,CF50组为103.3 MPa,CF60组为103.1 MPa。在轴向压缩700 N载荷条件下,髓内钉最大应力也位于胫骨近端区域,钛合金组最大应力为294.2 MPa,CF30组为175.0 MPa, CF50组为143.6 MPa,CF60组为145.0 MPa。在轴向压缩200 N、700 N载荷条件下,钛合金组最大位移分别为1.07 mm和3.15 mm,CF30组分别为4.25 mm和8.17 mm,CF50组分别为2.02 mm和4.15 mm,CF60组分别为1.94mm和4.08 mm。结论 CF50、CF60髓内钉可安全应用于胫骨干粉碎性骨折,而CF30髓内钉不适用于胫骨干粉碎性骨折。CFR-PEEK材料具有一定的生物力学优势,值得进一步研究。

短碳纤维增强聚醚酮复合材料生产技术

聚醚醚酮(PEEK)是英国ICI公司最先于1981年投放市场的一种耐高温、高性能、热塑性特种工程塑料。以碳纤维增强的聚醚醚酮复合材料是一种新型复合材料,可制造航空、核工业、机械、化工。

单向碳纤维增强陶瓷基复合材料磨削表面质量研究

为考察单向碳纤维增强陶瓷基复合材料(C f/SiC)的磨削表面质量,使用树脂结合剂金刚石砂轮完成正交试验研究.通过极差分析获得砂轮线速度 v s、磨削深度 a p和进给速度 v w对表面质量影响的主次顺序.正交试验结果表明:磨削深度对磨削表面粗糙度影响最大;随着磨削深度 a p的增大,表面粗糙度显著增大;随着砂轮线速度 v s的增大,表面粗糙度不断减小;随着进给速度 v w的增大,表面粗糙度增大.最终根据试验结果及表面微观形貌对单向碳纤维增强陶瓷基复合材料的磨削机理进行深入的分析,对单向C f/SiC磨削加工理论的机理揭示具有指导意义.