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吉林大学王贵宾教授课题组在CF/PEEK复合材料界面强化取得进展
发布时间:2021-07-14

   碳纤维增强聚醚醚酮树脂基复合材料(CF/PEEK)被广泛应用于航空航天、船舶潜水器、核工业和石油开采等领域。但PEEK优异的耐热性和化学稳定性也带来了一个“老、大、难”问题:CF/PEEK复合材料的界面性能较差。近30余年来,研究者们从成型工艺、树脂基体改性、纤维处理和上浆剂等方向出发,意图解决这个问题。但是,良好的浸润性、耐热性、化学稳定性、与树脂基体的相容性以及工业化连续生产的能力难以兼得,研究者们不得不进行取舍。


  为了兼得鱼与熊掌,王贵宾教授课题组提出使用结晶性PEEK自身作为上浆剂的理念。在实施过程中,将PEEK转化为一种可溶性的聚合物前驱体,对纤维进行溶液上浆。此前驱体能够迅速高效地水解为结晶性PEEK,最终获得结晶性PEEK上浆的碳纤维。该方法不但兼顾上述种五种需求,而且大幅提高了CF/PEEK的界面剪切强度(IFSS)

   研究团队探讨了上浆剂分子量和浓度对CF/PEEK界面性能的影响。结果表明溶液中聚合物对纤维表面的浸润能力是影响IFSS的主要因素,并以此为依据,获得了最佳上浆剂配方。在该配方下CF/PEEK的IFSS达到了83.13 MPa,相比无上浆剂碳纤维提高91.46%,是目前此类研究中最有效的界面提升手段之一。

以上成果以通讯的形式发表在Macromolecular Rapid Communications(DOI:marc.202000001)上。论文的通讯作者为王贵宾教授,共同通讯作者为栾加双副教授


  论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/marc.202000001