PPS-CF混雜復(fù)合材料熱力學(xué)及機(jī)械性能研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料(Fiber reinforced thermoplasticity plastics，F(xiàn)RTP)相對(duì)纖維增強(qiáng)熱固性樹脂基復(fù)合材料(Fiber reinforced thermosetting plastics，F(xiàn)RP)具有韌性高、成型工藝簡單、可重復(fù)利用等優(yōu)異性能，越來越多的受到人們的關(guān)注。聚苯硫醚(PPS)是性能優(yōu)異的特種工程塑料，具有良好的耐腐蝕性、阻燃性、絕緣性、耐熱穩(wěn)定等性能，是制造先進(jìn)FRTP理想

2、的基體材料。本文用雙螺桿擠出機(jī)制備短碳纖維(Carbonfiber,CF)增強(qiáng)PPS預(yù)浸料，注塑成型PPS/CF復(fù)合材料。采用差示掃描量熱儀(DSC)、差熱分析儀(DTA)、掃描電鏡(SEM)、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA)、毛細(xì)管流變儀、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)、電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)等多種測(cè)試儀器，對(duì)PPS的流變性能及PPS/CF的成型工藝和熔融、結(jié)晶、熱降解、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械、力學(xué)、摩擦磨損行為等進(jìn)行了研究，主要探討了PPS/CF結(jié)構(gòu)與熱性能、機(jī)械性能的關(guān)系

3、。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，PPS的熔體粘度隨溫度的升高而逐漸下降。在290℃-340℃范圍內(nèi)，分子量高的PPS粘度更大且對(duì)溫度變化更敏感;通過控制進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)中CF根數(shù)及螺桿轉(zhuǎn)速，制備了不同CF含量(CF含量最高為19.68wt％)的PPS/CF預(yù)浸料;CF在PPS中分散效果良好，且沿螺桿擠出方向高度取向;螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)PPS/CF復(fù)合材料中CF的含量影響顯著，對(duì)分散效果及CF長度影響不大。
　　 CF在PPS結(jié)晶過程中，起到

4、異相成核的作用，提高了PPS的結(jié)晶度、結(jié)晶溫度，使得結(jié)晶峰向高溫方向移動(dòng);PPS與PPS/CF在氮?dú)鈿夥障碌臒岱€(wěn)定性能優(yōu)異;CF的加入提高了PPS的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度;隨著降溫速率的增大，PPS及PPS/CF的結(jié)晶峰向低溫方向移動(dòng)，結(jié)晶峰變寬，相對(duì)結(jié)晶度減小;分別用Ozawa方程法和莫志深方程法來模擬PPS的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)，研究發(fā)現(xiàn)，莫志深方程法更適合用來描述PPS非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。
　　 CF的加入提高了PPS的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)

5、度和彎曲模量。無缺口沖擊強(qiáng)度隨CF含量的增大，先減小后增大。CF的加入提高了PPS的剛性，當(dāng)CF含量超過3.04wt％時(shí)，PPS/CF斷裂形式由韌性變?yōu)榇嘈浴．?dāng)CF含量為19.68wt％時(shí)，PPS/CF的各項(xiàng)力學(xué)性能最佳，拉伸強(qiáng)度從55.59MPa提高到115.55MPa，彎曲強(qiáng)度從72.34MPa提高到152.82MPa，沖擊強(qiáng)度從56.48MPa降低到47.34MPa;注塑成型PPS/CF，CF在邊緣地帶的分布與中心地帶有差異，且沿