碳纤维复合材料的问世，推动了新型材料在高端领域的一场盛宴。不过伴随着碳纤维复合材料的成功应用，也暴露出了它存在的一些问题，比如耐高温程度不够等等。所以又有了现在的连续碳纤维增强热塑性复合材料的诞生，其中热塑性CF/PPS就是比较有名的一个，我们来看看热塑性CF/PPS管材在成型过程中的4大工艺处理细节。
 
热塑性CF/PPS预浸料
 
热塑性CF/PPS复合材料以碳纤维原丝和聚苯硫醚（PPS）经过高温熔融结合而成，具备的各项性能超过热固性碳纤维复合材料一大截，同时还具有不错的耐水性，即使在沸水中长时间工作，吸水率也比较低。另外热塑性CF/PPS的耐高温程度可以超过200℃，性能堪称强大。
 
1、复合材料的空隙率与管材层间剪切强度
 
采用预浸带制备管材的过程中会进入一部分空隙，缠绕成型时铺层之间如果接触不够紧密也会产生空隙，过多的空隙会对受基体支配的材料性能，如ILSS、压缩性能、疲劳寿命等造成负面影响，从而影响到管材的整体性能。例如，ILSS会随复合材料空隙率的增加而减小。无锡智上新材认为，必须通过严格控制加工工艺参数才能降低缠绕过程中的空隙率。
 
2、热处理温度与管材层间剪切强度
 
实验证明，连续碳纤维增强PPS管材的层间剪切强度与热处理有一定关系。通过热处理，可以在一定程度上提高连续碳纤维增强PPS复合管材的ILSS。这是因为碳纤维和PPS树脂基体的热膨胀系数不同，在成型过程中会在碳纤维和PPS的界面间产生较大的残余应力，热处理可以使复合管材内的残余应力得到一定的松弛，并有效改善碳纤维和树脂基体间的界面结合强度，从而提高其ILSS。
 
热塑性CF-PPS碳纤维真空泵叶片_旋转叶片
 
3、碳纤维含量与管材层间剪切强度
 
随着碳纤维含量的增加，管材的层间剪切强度有小幅度提高。一般来说，碳纤维增强热固性复合材料随着碳纤维含量的增加，碳纤维的浸渍均匀度会随之下降，ILSS也因之而下降。但是碳纤维增强热塑性复合材料与之不同，因为在热塑性复合材料中碳纤维往往处于较低的占比，随着碳纤维含量的升高，预浸带的浸渍均匀度反而会有一定程度的提高，这有利于提升缠绕成型管材的均匀性。而且，ILSS与树脂基体直接相关，碳纤维含量占比上升时，树脂层的厚度会随之降低，剪切破坏的可能性就会减少，能有效避免成型缺陷的产生。
 
4、预浸带铺放的精确性与管壁密度的稳定性
 
在缠绕成型过程中，如果预浸带的铺放不精确，就会造成碳纤维束的分布不均匀，有重叠的地方就会有相对薄弱的地方，这会造成管材不同位置存在不同密度的现象，直接影响到管材的整体性能。例如，到受到低速冲击时，这种密度差异过大的管材更容易发生层间开裂等问题，降低其应用安全性。无锡智上新材建议，一方面要对缠绕工艺进行优化，另一方面要加强产品质量检测，尽可能地保证产品质量的均一性和稳定性。
 
聚苯硫醚（PPS）是化工行业比较看好的一种热塑性树脂材料，在未来工业发展进程中，使用频率超过环氧树脂的一种材料。即便现在的制备技术还存在一些不完善的地方，但不影响热塑性CF/PPS复合材料的批量生产。技术的更新带来的是生产难度的降低和性能的逐步提升，相信热塑性CF/PPS管材和板材的制作会得到更好的提升。