模压工艺参数对连续碳纤维增强聚醚醚酮复合板材低速冲击性能的影响
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先进成形技术与装备全国重点实验室开放项目研究基金(SKL2024003 ); 国家重点研发计划资助(2024YFB3712802, 2024YFB3712803);国家自然科学基金资助项目(52505410);中央高校基本科研业务费专项资金资助(2232024D-10);上海市自然科学基金面上项目(24ZR1400700);2024 年度江苏省制造强省建设专项资金“1650”产业体系协同攻关项目(2024-114-8)


Effect of Compression Molding Parameters on Low-Velocity Impact Performance of CF/PEEK Composite Plates
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    摘要:

    为解决连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/ PEEK)在模压成型中因纤维/ 基体界面浸润性不足及层间孔隙缺陷导致板材冲击性能低的难题,获得高质量成型工艺,文中探讨了成型温度、成型压力、冷却速率对 CF/ PEEK 低速冲击性能的影响,采用金相显微分析及超声 C 扫描表征方法分析了界面浸润性能和冲后层间损伤。 结果表明,在所研究的成型工艺窗口范围内,复合材料承受冲击载荷和吸收冲击能量能力随温度的升高而降低,随压力的升高先升高后降低,随冷却速率的提高而提高;在成型温度 395 ℃,压力 0.6 MPa,冷却速率-22 ℃ / min 下,树脂浸润性显著改善,孔隙率降低,冲击韧性提升;该工艺参数组合(相较于控制组 No.1:395 ℃ / 0.6 MPa / -4 ℃ / min)使材料冲击最大载荷提高28.3% ,能量吸收效率达 79.6% ,同时显著改善了界面浸润性,减少了层间孔隙和冲击后的分层损伤面积。

    Abstract:

    To address the challenge of low impact performance in continuous carbon fiber reinforced polyetheretherketone (CF / PEEK) composite plates caused by insufficient fiber/ matrix interfacial wettability and interlaminar porosity defects during compression molding, and to obtain a high-quality molding process, in this study, the influence of molding temperature, pressure, and cooling rate on the low-velocity impact performance of CF / PEEK was investigated. The interfacial wettability and post-impact interlaminar damage were analyzed by metallographic microscopy and ultrasonic C-scan characterization. The results indicate that within the studied process window, the capacity of composites to withstand impact loads and absorb impact energy decreases with increasing temperature, initially increases and then decreases with increasing pressure, and improves with higher cooling rates. Under the conditions of a molding temperature of 395 ℃, pressure of 0.6 MPa, and cooling rate of -22 ℃ / min, the resin wettability is significantly enhanced, the porosity is reduced, and the impact toughness is improved. Compared to the control group ( No.1:395 ℃ / 0.6 MPa / - 4 ℃ / min), this parameter combination increases the maximum impact load by 28.3% , achieves an energy absorption efficiency of 79.6% , and simultaneously demonstrates significantly improved interfacial wettability, reduced interlaminar porosity, and decreased area of post-impact delamination damage.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

刘 超, 吴 举, 高 宇, 邹爱玲, 张 群, 李 跃, 朱 姝.模压工艺参数对连续碳纤维增强聚醚醚酮复合板材低速冲击性能的影响[J].高分子材料科学与工程,2026,42(4):79-89. Chao Liu, Ju Wu, Yu Gao, Ailing Zou, Qun Zhang, Yue Li, Shu Zhu. Effect of Compression Molding Parameters on Low-Velocity Impact Performance of CF/PEEK Composite Plates[J]. Polymer Materials Science & Engineering,2026,42(4):79-89.

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