追求高機械性能是一些行業(yè)中的真實需求，比如汽車行業(yè)引入碳纖維復合材料，用以制作主體結構和其他零部件，以實現汽車提升極致速度和更高的安全性，而熱塑性碳纖維復合材料作為未來的發(fā)展趨勢，不可避免的被引入進來。CF/PPS是由碳纖維和聚苯硫醚融合而成的熱塑性復合材料，聚苯硫醚樹脂具有不錯的耐老化性、耐化學腐蝕、耐高低溫等特點，而熱塑性CF/PPS復合材料很好的繼承了這些優(yōu)勢。本文中智上新材料將從CF/PPS的抗拉強度這一角度切入，進一步介紹該類型復合材料的性能優(yōu)勢。
　　
 
　　熱塑性CF/PPS抗拉強度區(qū)間是多少？
　　
　　熱塑性聚苯硫醚樹脂的優(yōu)勢在于各項耐性，而在機械性能上的表現并不突出，而連續(xù)碳纖維正好可以彌補這個缺陷，與之結合形成的CF/PPS復合材料可以擁有較好的機械性能。通過測試發(fā)現，熱塑性CF/PPS復合材料的抗拉強度區(qū)間為800MPa~1500MPa，其中單向CF/PPS層壓板的抗拉強度稍高，區(qū)間為1200MPa~1500MPa，而CF/PPS織物的抗拉強度區(qū)間為800MPa~1000MPa。
　　
 
　　熱塑性CF/PPS抗拉強度與哪些因素相關？
　　
　　熱塑性CF/PPS復合材料的抗拉強度并不是恒定不變的，即便測試出了可靠的區(qū)間，也需要明確有哪些內在和外在因素會對其產生直接的影響。我們可以從碳纖維和聚苯硫醚樹脂原材料開始，再到后續(xù)的加工流程進行分析，找到其中存在的關聯(lián)。
　　
　　1、纖維特性：碳纖維自身缺陷較少時，抗拉強度會更高；而纖維取向沿著負載方向呈有序排列時，抗拉強度同樣會提高；碳纖維的纖維含量（體積分數）提高時，抗拉強度也會提升，但存在一個臨界點，超過一定比例后，抗拉強度并不會繼續(xù)提升。
　　
　　2、基體特性：聚苯硫醚樹脂作為基體材料，其內部分子量、結晶度和熱穩(wěn)定性同樣會影響CF/PPS復合材料的抗拉強度，而基體自身的韌性較好，可以更好的在纖維之間傳遞應力，提升一定的抗拉強度。
　　
　　3、界面結合效果：纖維和基體之間良好的粘合力可以有效的傳遞內部應力，提升界面結合的效果，可以提升CF/PPS復合材料的抗拉強度；不過結合工藝不到位，可能導致界面處留有較多的空隙，拉低整體的抗拉強度。
　　
 
　　優(yōu)化加工工藝是否可以提升CF/PPS的抗拉強度？
　　
　　通過不斷測試，發(fā)現通過優(yōu)化加工工藝可以顯著提高CF/PPS復合材料的抗拉強度，而其中的關鍵加工參數和技術直接影響材料的微觀結構、纖維基體界面和整體機械性能。
　　
　　1、溫度控制：CF/PPS復合材料需要適當的熔化和固結以實現牢固的纖維基體粘合，因此加工溫度需要高于PPS樹脂的熔點，約為280~300℃，但溫度又不能過高，防止高溫導致樹脂降解或損傷碳纖維表面，反而會降低其抗拉強度。
　　
　　2、壓力控制：加工過程中施加足夠的壓力有助于消除空隙并確保纖維與基體的緊密接觸，這對于應力傳遞和拉伸強度至關重要，但施加的壓力需要均分分布，同時避免短時間內壓力的較大變化。
　　
　　3、冷卻速度控制：冷卻速率會影響聚苯硫醚樹脂的結晶度，適度緩慢的冷卻方式可以起到均勻結晶的作用，從來提高抗拉強度。相反，快速冷卻會引起殘余應力，導致微裂紋或翹曲，從而降低拉伸性能。
 
 
　　4、充分浸潤和固化：碳纖維和聚苯硫醚樹脂較高程度的浸漬，可以提高復合材料的抗拉強度，而固化環(huán)節(jié)采用真空輔助成型或高壓滅菌等技術有利于減少空隙，提升整體抗拉強度。
　　
　　5、避免纖維變形：在預浸料鋪層環(huán)節(jié)，盡可能確保纖維沿承載方向固定鋪放，最大限度提升抗拉強度的上限，加工過程中避免纖維錯位或彎曲，避免產生應力集中導致抗拉強度下降。
　　
　　6、纖維預處理：碳纖維表面預處理（例如上漿、氧化）可改善其與聚苯硫醚樹脂的相容性，增強界面粘合能力，從而提升整體抗拉強度。
　　
 
　　智上新材料認為，加工工藝對熱塑性復合材料的抗拉強度是有直接影響的，因此需要企業(yè)在生產中不斷調整優(yōu)化，并且針對不同類型的復合材料制定對應的加工流程。