ILSS作为复合材料层间剪切强度参数,是复合材料管材性能的重要表征之一。一般说来,复合材料管的层间剪切强度主要是由PPS树脂基体决定的,但是管材在成型过程中还有其它一些因素也起到了重要的影响。我公司根据自身在连续碳纤维增强PPS复合材料管材制造方面的经验,对影响复合材料管材层间剪切强度的因素进行了归纳和概述。

碳纤维含量对管材层间剪切强度的影响:

对热固性碳纤维复合材料来说,当碳纤维含量达到一定程度后,随着含量的增加,碳纤维的浸渍均匀程度是下降的,ILSS也会下降。但是,对于热塑性碳纤维PPS复合材料来说,随着碳纤维含量的增加,管材的层间剪切强度有小幅提高。这是因为使用碳纤维对热塑性树脂材料增强时,一般碳纤维含量占比不大,在此情况下,碳纤维含量的升高,对预浸料的浸渍反而有正面影响,有助于使缠绕成型的碳纤维PPS管材中的材料分布更加均匀。另外,当碳纤维含量增加时,PPS树脂含量的占比就会相应减少,树脂层厚度降低,树脂层直接剪切破坏的可能性就会被有效抑制,从而提升管材的ILSS。根据这样的规律,我公司通过控制复合材料管材中的碳纤维材料的含量和比例对层间强度进行调节。

复合材料的孔隙率对管材层间剪切强度的影响:

用于管材制作的复合材料中的空隙会对受基体支配的材料性能产生负面影响,不仅是ILSS,包括管材的压缩性能和耐疲劳性都会因此而降低。连续碳纤维增强PPS复合材料预浸带的制备过程中或多或少地会产生一定的空隙。特别是在缠绕成型的环节中,如果预浸带的铺层之间不够紧密的话,这种空隙就会更多。为此,我公司通过优化制造流程,采用更高级别的工艺参数,严格控制空隙率,ILSS由此表征明显。

热处理的温度对管材层间剪切强度的影响:

连续碳纤维PPS复合材料管的成型过程中,因为碳纤维与PPS树脂基体的热膨胀系数存在差异,所以在成型过程中,二者之间的界面会有较大的残余应力存在。我公司通过热处理的方式缓减或者避免由此带来的一些不良问题。实践证明,热处理对复合材料管的ILSS有明显的提升作用,当热处理的温度升至200℃以上,处理时间达到120分钟时,ILSS能提高5个百分点。热处理的过程不仅可以使复合材料管内的残余应力得到最大程度上的缓释,还改善了碳纤维和PPS树脂基体之间的界面粘接强度。

环境温度对管材层间剪切强度的影响:

复合材料管在高温下性能会有所变化,我公司发现不同的温度对连续碳纤维增强PPS管的层间剪切强度有着明显影响,即,其ILSS会随着温度的升高而有所降低,但在230℃高温情况下,ILSS的保持率仍有56%。对于应用方来说,如果能有效控制工作温度,有利于保证复合材料管的性能稳定,所以我公司会针对客户的实际应用对其做出相应的建议。不过相对于其它种类的复合材料管,连续碳纤维增强PPS复合材料管的耐热性能还是很好的,这种耐高温性也使得连续碳纤维增强PPS复合材料管拥有更广泛的应用领域。

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