碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第33卷第lO朗塑料工业2005年10月CI{INAPLASTICSINDU汀RY碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用林有希，高诚辉(福州大学．福建福州350002)摘要：综述了碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在机械力学性能、摩擦磨损机理、生物相容性、微观结构等方面的研究进展。关键词：碳纤维；PEEK；复合材料；力学性能生物相容性中图分类号：TQ327．3文献标识码：A文章编号：1005—5770(2005)10—0005—04ReviewofResearchandApplicationo

2、fCF／PEEKCompositeLINYou—xi，GAOCheng—hui(FuzhouUniversity，Fuzou350002，China)Abstract：Theprogressintheresearchonthemechanicalproperties，mechanismoftribologicalwear，bio—logicalcompatibilityandmicrostruetureofcarbonfiber(CF)reinforcedpolyether—ether-ketone(PEEK)compositeisreview

3、edinthispaper．Keywords：CarbonFiber；PEEK；Composites；MechanicalProperties；BiologicalCompatibility聚醚醚酮(PEEK)是20世纪80年代开发的一纤增强复合材料的塑性变形显著，机械性能和损伤行种全芳香族半结晶热塑性工程塑料，其大分子链上含为更加复杂。有刚性的苯环、柔顺的醚键及羰基，结构规整，具有MaCC等J利用准各向同性的[0／45／90／一优良的机械性能、耐化学腐蚀、耐蠕变、抗辐射、抗45]CF／PEEK层压板，研究了复合材料在双向拉伸疲劳以及显著的热稳

4、定性。碳纤维(CF)是一种高和拉一压载荷作用下的疲劳性能和失效机制、应力幅强度、高模量、低密度增强材料，兼具耐高温、耐浓度对疲劳寿命和残余拉伸强度的影响。发现复合材料酸侵蚀、热膨胀系数极小、热导率高、摩擦系数小、对拉一压疲劳载荷比双向拉伸疲劳载荷更敏感；同导电性好等突出特点，作为复合材料的重要增强材料时，两者破坏断口的形貌差别显著。试验结果与已广泛应用于众多领域。CF增强PEEK复合材料克Weibul1分布函数的理论预测吻合良好；而以前用于服了普通热塑性塑料弹性模量低、软化温度低、抗溶预测该应力状态下CF／环氧树脂复合材料疲劳性能的剂性差、纤维

5、／树脂粘接强度低等缺点，进一步增强模型对其还适用。通过加速的短时蠕变试验数据建立了PEEK的机械、热、摩擦等性能，扩大了其在航长期蠕变拟合曲线，研究复合材料层压板黏弹性能和空、航天、航海、机械、电气、生物工程等领域的应温度依赖性，发现[±454sAS．4CF／PEEK层压板的用。本文综述了CF／PEEK复合材料的机械力学性能、拉伸性能随温度升高而降低，不同应力和温度下的蠕界面微观结构、摩擦学、生物相容性等方面的最新研变曲线随应力和温度的变化呈现非线性变化，建立的究进展。拟合曲线可以用于预测板长期蠕变效应。通过研究不1机械性能同长度(2～5am)

6、不连续CF增强PEEK的机械强30％CF增强PEEK的室温拉伸强度可增加一倍，度，发现用5amCF增强的PEEK的拉伸强度可以达150oC时达到未增强时的3倍，冲击强度、弯曲强度到连续CF增强复合材料的60％，弯曲强度和模量可和模量也大幅度提高，伸长率急剧降低，热变形温度达到85％，超过83％的纤维导向±5。的排列。超过300oC。与现有应用广泛的热固性环氧基复合材复合材料作为宇航飞行器、汽车、电梯等交通运料相比，热塑性PEEK树脂基体的韧性明显增加，碳输工具而承受冲击时，要求其具有相当的冲击能量吸作者简介：林有希，男，1967年生，副教授，博

7、士研究生，主要从事树悟基工程复合材料和摩擦学研究。youthlin@fzu．edu．cn维普资讯http://www.cqvip.com塑料工业收能力一。高强树脂和高性能纤维的使用使复合材料用量对CF／PEEK摩擦磨损性能的影响不像室温条件的比能吸收能力逐步提高，CF／PEEK显示出高达180下那么明显，CF质量分数分别为5％和15％时，摩kJ／kg的比能吸收能力。HamadaH等isJ通过轴压试验擦系数和磨损率比较理想。研究CF体积分数为61％的AS4CF／PEEK管的力学性ElliottDML]和FriedrichK等13,H]考察了CF／

8、能，认为CF／PEEK管的高能量吸收性能主要归因于PEEK复合材料的摩擦性能与对偶表面粗糙度、压力、PEEK基体的高断裂韧度以及管壁劈裂和纤维大量断速