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具有高层间剪切强度的CF/PEEK复合材料及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-11-05 19:43:23

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 朱娟 | 2023-11-05 19:43:23

本发明涉及一种具有高层间剪切强度的CF/PEEK复合材料及其制备方法,制备方法包括以下步骤:(1)将CF表面原有的上浆剂高温分解;(2)在饱和水蒸气环境中,对CF同时进行微波辐射和紫外光辐照,产物记为ACF;(3)将ACF浸入聚醚酮酮齐聚物/二氯甲烷溶液,取出后干燥,得到上浆改性碳纤维MCF;(4)将MCF与PEEK材料叠层热压;即得具有高层间剪切强度的CF/PEEK复合材料;具有高层间剪切强度的CF/PEEK复合材料的弯曲强度为600 750MPa,弯曲模量为50 60GPa,层间剪切强度为80 90MPa,冲击后的剩余压缩强度为220 255MPa。本发明的方法特点为高效、环保、可实现规模化生产,制得的复合材料可替代金属用于航空航天、医疗、机械、汽车和轨道交通、石油运输等领域。

本发明方法的优点之一在于CF表面活化过程是无酸处理,环保,具备产业化可能性,且活化效果与使用强酸进行活化的效果相当。通过本发明制备方法制备的具有高层间剪切强度的CF/PEEK复合材料,弯曲强度为600-750MPa,弯曲模量为50-60GPa,层间剪切强度(ILSS)为80-90MPa,冲击后的剩余压缩强度(CAI)为220-255MPa。其中层间剪切强度高于其他的环保、具备产业化条件的已知技术。对比传统碳纤维粉改性PEEKCF30材料,CF/PEEK的高强高模特性,赋予复合材料很高的强度、模量和抗变形特性,力学强度至少提高3倍,模量也是至少提高3倍,使其具有更好的尺寸稳定性和抗变形能力。

CF/PEEK复合材料是指以连续碳纤维CF为增强体,以特种工程塑料之首PEEK为基体,两者通过高温高压的模压工艺成型,将树脂材料浸入碳纤维中,两者有机结合而成的一种复合材料。这种独特的制造工艺使得CF/PEEK复合材料具有优异的机械性能、耐高温性能和耐腐蚀性能。CF/PEEK热塑性复合材料主要用于军工、航空航天等领域。相关产品和服务的毛利率可达40%以上。

核心团队苏州空翼航材科技有限公司起源于东华大学民用航空复合材料协同创新中心,依托于纤维材料改性国家重点实验室的支持,专注于推进复合材料产业应用的新型科技公司。项目负责人朱教授,博士,东华大学副教授、博士生导师。主要研究方向及成果有先进热塑性复合材料的纤维-树脂界面构筑与耐高温上浆剂,热塑性复合材料热冲压成型及模压-注塑一体化成型,热塑性复合材料感应焊接等方面。

1. 高性能:该复合材料具有高的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度,以及良好的冲击后的剩余压缩强度,使其在承受高负荷和复杂环境条件下具有优异的性能表现。

2. 环保可持续性:该制备方法采用高温分解、微波辐射和紫外光辐照等技术,实现了碳纤维的有效清洁和改性处理,减少了化学试剂的使用和对环境的影响。

3. 高效生产:该制备方法简单、快速,可实现规模化生产,有利于降低生产成本,提高产能。

本项目意向转化方式为技术许可、技术转让等,具体面议。CF/PEEK热塑性复合材料主要用于军工、航空航天等领域。相关产品和服务的毛利率可达40%以上。希望能够进行大规模的推广应用,推动各领域的进一步发展。