国外连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料研究进展.docx

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国外连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料研究进展

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胡加卓+许治平+栾加双

摘要：聚醚醚酮由于其优异的耐化学腐蚀性、耐高温性和良好的机械性能，被誉为“工程塑料综合性能之王”，是首选的热塑性复合材料的优质基体。高性能聚醚醚酮与强性能碳纤维的“高强联合”，而制得高强度、高模量、低密度的高性能连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料（CCF/PEEK），为实现以塑代钢从根本上解决某些工程问题提供了高性能的材料。该文针对近年来国际CCF/PEEK复合材料研究前沿与热点，总结阐述CCF/PEEK复合材料的制备工艺、结构与性能的研究进展。

关键词：聚醚醚酮连续碳纤维复合材料应用

：TB332：A：1672-3791（2017）07（c）-0091-04

Abstract：Poly（etheretherketone）isknownasthekingofengineeringplasticscomprehensiveperformanceowingtotheexcellentmechanicalperformance，goodthermalstability，andchemicalresistance，andsoon.itshighqualityofthermoplasticcompositesmatrixispreferred.ItisHigh-SuperjointbetweenHighperformancePEEKandSuperperformanceofcarbonfiber，andhighstrength，highmodulus，lowdensitycontinuouscarbonfiberreinforcedhighperformancePoly（etheretherketone）（CCF/PEEK）compositesweremade.Thiscansupplyhighperformanceplasticinsteadofsteeltofundamentallysolvesomeengineeringproblems.ThispaperreviewedresearchfrontierandhotspotsoftheCCF/PEEKcompositesinrecentyears，andsummedupthepreparationtechnology，structurespropertiesandapplicationofCCF/PEEKcomposites.

KeyWords：Poly（etheretherketone）；Continuouscarbonfiber；Composites；Application

由于高性能碳纤维（CF）的加入，使连续碳纤维（CCF）增强热塑性复合材料，在重量降低的前提下還具有超高的强度和模量。而热塑性基体的加入，使复合材料具有更高的韧性以及更短的加工时间。尤其是聚醚醚酮（PEEK）作为热塑性基体，由于其优异的抗溶剂性、耐摩擦性能和独特的生物相容性，使得连续纤维增强聚醚醚酮复合材料能够被广泛地应用于航空航天、汽车、医疗等领域。

1微观结构

对于连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的大量研究都是基于预浸带方法来制备复合材料，典型代表就是ICI公司的APC系列产品。尤其是对APC-2（CCF/PEEK）的研究最多，主要集中于加工、微观结构和性能之间的关系。而对于非预浸体系制备的CCF/PEEK复合材料的研究相对较少，这主要是由于非预浸体系相对较差的基体渗透性，因此对于非预浸体系，很多研究工作集中于加工、固化质量和性能之间的关系。

Lustiger等[1]通过DSC研究了处理条件对来自APC-2预浸料的复合材料的形态的影响。结果表明，根据ICI工序，低压和物理老化条件制备的板存在两种不同的晶体形态或熔融和重结晶。Lustiger等[1]还通过等离子体蚀刻和扫描电子显微镜研究了各种冷却速率下的球晶形态。从图1和图2可以观察到，较快的冷却板通常显示孤立的碳纤维成核球晶，而缓慢冷却的条件下显示出更大的纤维成核球晶。

Blundell等人[2]研究了通过高锰酸蚀刻技术在APC-2/AS4复合材料内部形成的PEEK基体中的晶体球晶生长习性和成核过程（图3）。

2力学性能

Jen等人[3]研究了无缺口和缺口交叉层和准各向同性APC-2层压板在高温下的机械性能。发现随着温度的增加，两种层压板的抗拉强度和模量在不同程度下降。而对于缺口的试样，随着孔直径的增加，两个叠层的极限强度严