先進(jìn)復(fù)合材料在不同工作環(huán)境中的性能穩(wěn)定性，決定了材料應(yīng)用的可能性和最終價(jià)值。連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)聚苯硫醚（PPS）復(fù)合材料具有諸多的性能優(yōu)勢(shì)，其在較大溫差環(huán)境下的良好性能表現(xiàn)，為要求嚴(yán)格的工業(yè)領(lǐng)域所看重，也為其在電子電氣、高精密機(jī)械儀表、工業(yè)高端設(shè)備、石油化工等領(lǐng)域中的更廣泛應(yīng)用提供了有利條件。

       但是，國(guó)內(nèi)連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料的應(yīng)用目前尚處于初始階段，較為常見(jiàn)的還是碳纖維粉末或者短切碳纖維增強(qiáng)PPS的形式，能夠提供成熟的連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS制品的廠家為數(shù)不多，就連連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PPS這類熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料主要還是依靠進(jìn)口。我們無(wú)錫智上新材料科技有限公司是國(guó)內(nèi)僅有的幾家致力于熱塑性碳纖維復(fù)合材料研發(fā)的企業(yè)之一，我們的研發(fā)部門在有效解決了碳纖維與樹(shù)脂基體的浸潤(rùn)問(wèn)題后，進(jìn)一步研發(fā)出熱塑性連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料預(yù)浸料的制造技術(shù)，為PPS等熱塑性碳纖維復(fù)合材料制品的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。下面，就以我公司生產(chǎn)的連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板作為實(shí)驗(yàn)樣品，對(duì)該類產(chǎn)品在不同溫度下的性能表現(xiàn)作一簡(jiǎn)要說(shuō)明。

溫度持續(xù)升高情況下的層間剪切強(qiáng)度變化：

       將連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板樣品放置于高溫爐內(nèi)，在爐內(nèi)溫度穩(wěn)定于某一溫度時(shí)再開(kāi)始測(cè)試，然后再依次調(diào)高溫度再測(cè)試。發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板的層間剪切強(qiáng)度ILSS有所降低，即便如此，當(dāng)溫度到達(dá) 85℃即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，這種由連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)的PPS復(fù)合材料板的ILSS 保持率還有92.5%，在 205℃時(shí)，ILSS保持率仍然接近40%。

      隨著溫度的升高，PPS復(fù)合材料的聚合物鏈段從凍結(jié)狀態(tài)逐步向劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變，當(dāng)溫度超過(guò)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（約為 85℃）時(shí)，樹(shù)脂基體的性能會(huì)產(chǎn)生弱化。在超過(guò)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度后ILSS大幅度降低，這是因?yàn)闃?shù)脂基體和增強(qiáng)纖維之間的熱膨脹系數(shù)不同，溫度的升高導(dǎo)致兩者的界面粘結(jié)強(qiáng)度有所下降。

在高低溫循環(huán)情況下的層間剪切強(qiáng)度變化：

       為了考察高低溫循環(huán)對(duì)連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板性能的影響，將其放置于高低溫變換環(huán)境中進(jìn)行多次循環(huán)實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板在經(jīng)歷不同次數(shù)的高低溫循環(huán)后，ILSS 均有下降，隨著高低溫循環(huán)次數(shù)的增加，ILSS 的下降幅度逐漸趨于平緩。不過(guò)，經(jīng)歷15次100℃–20℃高低溫循環(huán)后，ILSS的保持率仍有87.7%，經(jīng)過(guò)15次150℃–50℃的高低溫循環(huán)后，ILSS 的保持率仍然為 76.5%。由此可見(jiàn)，該連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板對(duì)高低溫循環(huán)并不是特別敏感。在高達(dá)100℃的溫差條件下，這種連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板的ILSS呈現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。

       隨著高低溫循環(huán)次數(shù)的增加，連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板的ILSS之所以會(huì)逐步下降，同樣是因?yàn)闃?shù)脂基體和增強(qiáng)纖維之間的熱膨脹系數(shù)不同，經(jīng)歷高低溫循環(huán)后，兩者界面的粘結(jié)強(qiáng)度下降引起的。而且，在高溫條件下，聚合物鏈段充分伸展，溫度驟降又會(huì)使聚合物鏈段急速收縮，從而在材料內(nèi)部產(chǎn)生較低的熱應(yīng)力，這在纖維與樹(shù)脂的界面處表現(xiàn)得尤為明顯。

       實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)考察不同溫度條件下對(duì)連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板層間剪切強(qiáng)度的結(jié)果顯示，在不同溫度下，我公司生產(chǎn)的這種連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料板性能比較穩(wěn)定，這也標(biāo)志著國(guó)內(nèi)連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料制品的技術(shù)水平上升到了一定的高度，有望在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到甚至是超過(guò)國(guó)際同類產(chǎn)品水平。

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