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碳纤维增强peek复合材料的耐热性能如何
来源:peek棒材供应商  作者:广昌塑业
湿热的环境对一般的复合材料来说影响比较明显。本来在高温条件下,纤维与基体在热膨胀系数方面的差异就容易导致基体与纤维的界面处产生内应力。潮湿的环境下,空气及应用环境中较大的水分会使树脂基体发生溶胀,纤维与树脂界面生成溶胀应力,水分子和其它介质材料在界面处的不断扩散和渗透引发界面脱粘,从而引起复合材料性能方面的变化。

如果在温度又高、湿度又大的湿热情况下,水分子在高温条件下运动就会加快,同时复合材料中树脂基体的链段松弛运动也会加快,水分子渗透进入复合材料内部的速度也相应加快,那么这对于复合材料性能方面的影响也会更大。
但是,碳纤维增强peek复合材料却具有良好的耐湿热性能,在水、高温和其它具有腐蚀性介质介入的情况下,纤维与基体界面粘结较好,力学性能基本没有改变。

在此过程中,用作增强体的碳纤维发挥了巨大的作用。不过,使用碳纤维增强peek,一般有三种形式,最为常见的是粉末碳纤维增强,其次是短切碳纤维增强,再者就是连续碳纤维增强的方式。目前,国内以前两者产品居多,但是和连续性碳纤维增强peek相比,这两种形式在性能方面还是有一定差距的。无锡智上新材采用连续性碳纤维增强peek的形式,为骨外科制作了固定器、瞄准器和支架等医疗器械零部件,这种连续性碳纤维增强peek复合材料不仅在强度、耐磨性等方面表现出比粉末、短切碳纤维增强peek复合材料更强的性能优势,在耐湿热方面优势也同样明显。

因为增强体碳纤维很大程度上限制了聚醚醚酮树脂基体的链段运动,而连续性碳纤维增强的peek复合材料使之具有更加优异的耐高温性能。通过动态机械性能分析的方法可知,连续性碳纤维增强peek复合材料的玻璃化转变温度比聚醚醚酮树脂本身的玻璃化转变温度要高许多,而且连续性碳纤维增强peek复合材料的储能模量在达到玻璃化转变温度后依然能维持很高的水平,直至达到343℃熔点温度之后才会下降。

压力蒸汽灭菌因为灭菌迅速、可靠、经济、方便等优点成为医院消毒首选方法,但是要求被消毒物必须能耐高温、耐高湿。无锡智上新材采用连续性碳纤维增强peek复合材料制作而成的骨科医疗器械,在经过121℃20分钟或者134℃4分钟等不同的高温灭菌过程后,通过检测发现复合材料中的peek树脂对碳纤维还能保持良好的浸润性,碳纤维表面不仅附着了大量的peek树脂,而且其与树脂的结合还很牢固,碳纤维与peek树脂之间的界面并没有受到明显破坏。由此可见,连续性碳纤维增强的peek复合材料在高温高湿的情况下依然能保持优异的力学性能。
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