三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚醚醚酮（PEEK）樹(shù)脂是一種綜合性能優(yōu)異的高性能熱塑性樹(shù)脂材料，具有耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、耐輻照等突出優(yōu)點(diǎn)，在航空、機(jī)械、石油、化工、核電、軌道交通、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域有著及其廣泛的應(yīng)用。三維編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、整體性好等優(yōu)異特性。因此采用三維編織技術(shù)與熱壓技術(shù)結(jié)合，制備三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮（C3D/PEEK）復(fù)合材料，可在高載、高溫及高磨損環(huán)境中得到廣泛的應(yīng)用。
　　本課題采用三維編織技術(shù)與熱壓技術(shù)結(jié)合，制備了

2、不同纖維含量的C3D/PEEK復(fù)合材料。研究了工藝條件、碳纖維體積含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，同時(shí)探討了C3D/PEEK復(fù)合材料的摩擦磨損性能，并對(duì)該復(fù)合材料在不同條件下的磨損機(jī)理進(jìn)行了深入探討，以探討該材料用于高速列車轉(zhuǎn)向架齒輪的可行性。
　　研究結(jié)果表明，當(dāng)碳纖維體積含量不超過(guò)54％時(shí)，以混編纖維預(yù)干燥2h、370℃熱壓溫度及0.5MPa熱壓強(qiáng)度的工藝條件下可獲得表面狀態(tài)良好、纖維浸漬充分的C3D/PEEK復(fù)合材料。提高碳纖

3、維體積含量和表面氧化處理可顯著提高材料的力學(xué)性能。但是當(dāng)碳纖維體積含量超過(guò)60%時(shí)，需要適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)干燥和成型保溫時(shí)間，并將熱壓溫度提高到390℃時(shí)才能得到表面狀態(tài)良好、纖維浸漬充分的C3D/PEEK復(fù)合材料。隨著碳纖維體積含量的升高，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量增大，沖擊韌性呈線性上升。當(dāng)碳纖維含量達(dá)到60%時(shí)，升高趨勢(shì)變緩，復(fù)合材料的脆性變大。C3D/PEEK復(fù)合材料的摩擦磨損測(cè)試結(jié)果表明，碳纖維的加入使得C3D/PEEK復(fù)合材料的耐

4、磨性提高，且隨著碳纖維體積含量的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率減小，復(fù)合材料的耐磨性更好。適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑介質(zhì)可以顯著降低C3D/PEEK復(fù)合材料的摩擦系數(shù)，提高復(fù)合材料摩擦磨損性能，同時(shí)，去離子水和海水潤(rùn)滑條件不會(huì)改變C3D/PEEK復(fù)合材料摩損機(jī)理，與干摩擦條件下一致，磨損機(jī)理以磨粒磨損為主。當(dāng)C3D/PEEK復(fù)合材料與PEEK對(duì)磨時(shí)，具有更低的摩擦系數(shù)，同時(shí)磨損機(jī)理以磨粒磨損為主，粘著磨損為輔。已有的研究結(jié)果為C3D/PEEK復(fù)合材料