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碳纖維對聚苯硫醚(PPS)復合材料性能的影響

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碳纖維對聚苯硫醚(PPS)復合材料性能的影響

分類:
公司新聞
來源:
2018/10/12 15:29

  聚苯硫醚(PPS)作為世界范圍內應用最廣的特種工程塑料之一,過去常常被用于制造汽車功能件、電子工業中的變壓器、阻流圈及繼電器的骨架和殼體,集成電路載體,機械工業中的殼體、結構件、耐磨件及密封材料等。其在力學強度、熱穩定性、耐腐蝕性、耐老化性和阻燃性等多方面都表現出良好的性能優勢,但是,純的PPS樹脂也具有脆性大、韌性不夠等性能缺陷,因此在實際應用中需要通過復合材料改性的方式來實現最佳的應用效果。其中,碳纖維增強就是行之有效的方法之一。

  利用碳纖維提升PPS復合材料的性能應該根據PPS復合材料的實際應用需求來決定,同時也要兼顧制造成本。一方面碳纖維的價格比較昂貴,另一方面,并非是碳纖維的加入量越多越好。無錫智上新材在碳纖維增強PPS復合材料產品的制造過程中發現,復合材料中碳纖維含量保持在一定的閾值內才能充分發揮其增強作用,客戶可以以此為參考,并根據應用所需確定最為合適的用量。

  首先,碳纖維含量的占比在一定閾值內就會對PPS復合材料的拉伸性能有明顯的增強作用。隨著碳纖維含量的增加,PPS復合材料的拉伸性能隨之上升,當碳纖維含量在20%-25%時,PPS復合材料的拉伸強度能提高40%-50%。當碳纖維含量超過25%后,拉伸性能的提升就會變得微乎其微。因此,針對PPS復合材料的拉伸性能來說,碳纖維含量的閾值最好保持在20%-25%之間,只有在這個閾值之內,復合材料的拉伸性能提升才會與碳纖維的含量成正比。

  其次,碳纖維的加入有助于PPS復合材料抗沖擊性的提高。當PPS復合材料板在受到外力沖擊時,樹脂會將外加載荷傳遞到碳纖維上,碳纖維通過拔出、斷裂及脫黏等過程吸收能量,從而成為承受外在載荷的主體。無錫智上新材通過不同碳纖維含量的PPS復合材料板的對比,發現當碳纖維含量從15%-35%時,復合材料板的抗沖擊性能逐步增加。當碳纖維含量超過45%時,反而會出現因樹脂含量過低導致樹脂與碳纖維間黏結變差的情況,從而使板材的抗沖擊性能急劇下降。

  再者,碳纖維增強PPS復合材料的彎曲性能也和碳纖維的含量密切相關。同樣是碳纖維增強的PPS復合材料板之間的對比:當碳纖維的含量從5%達到30%時,板材的彎曲性能幾乎提升了一倍。但是,在碳纖維含量達到45%時,碳纖維增強PPS復合材料板的彎曲性能出現下降趨勢。其原理也與上述原因類似——碳纖維含量過高,PPS樹脂含量占比就會相應減少,就會影響到浸漬的效果,一旦浸漬程度不夠,二者的界面黏結效果就會變差,從而產生一定的空隙,給彎曲性能帶來負面影響。

  此外,碳纖維的有效利用不僅可以幫助PPS提升力學性能,也可以對其電導率產生一定的影響。無錫智上新材發現當碳纖維的含量在15%-20%之間時,復合材料的電導率增幅最為明顯。這是因為當碳纖維含量較低時,復合材料板表現為絕緣體,當碳纖維含量增加時,纖維之間的距離減小,相互搭接構建逐步增加,電導率也會增加,但是隨著搭接的密度達到一定程度,電導率的增加就會趨于平緩。

  總之,碳纖維的加入對PPS多方面的性能提升都有積極的作用,但是復合材料的配比非常重要,需要嚴格掌控碳纖維的含量方能獲得PPS復合材料最佳的應用狀態。

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