短纖?長纖?連續?改性PEEK的碳纖長度淺析
這種複合材料的強度比金屬高5倍,質量比金屬輕60%,性能比同類產品提升了10%以上。
值得注意的是,不同於常見的短切碳纖維或碳纖維粉末增強類型,這是一種連續碳纖改性的PEEK材料。
纖維改性複合材料主要有玻纖改性和碳纖改性,其中纖維保留的長度越長,其賦予複合材料的抗衝擊性能就越強。
一般熱塑性複合材料根據纖維長度分為:
短纖維增強熱塑性材料:纖維保留長度<1MM
長纖維增強熱塑性材料:纖維保留長度1~25MM
連續纖維增強熱塑性材料:理論纖維保留長度與製品最終尺寸一致
對於碳纖改性PEEK來說,一是雖然碳纖保留的長度越長,其力學性能越好,但會帶來碳纖維均勻分散不容易、成本升高等問題;二是PEEK樹脂加工困難,不容易充分浸漬纖維。
所以目前來說,國內市麵上較為常見的碳纖維增強peek複合材料產品大多屬於短切碳纖維或碳纖維粉末增強類型,而且絕大多數的長切碳纖維增強聚醚醚酮複合材料仍依賴於國外進口,高端PEEK技術主要被英國威格斯、德國贏創和比利時索爾維三大PEEK生產商所掌握。
在國內,有能力生產PEEK的主要有吉林省中研高性能工程塑料股份有限公司、吉大特塑工程研究有限公司、盤錦中潤特塑有限公司和金發科技股份有限公司等。
碳纖改性PEEK材料在室溫下,拉伸強度比未增強時增加一倍,在150℃下達到三倍,與此同時,增強後的複合材料在衝擊強度、彎曲強度和模量方麵也得到了大幅度的提升,伸長率急劇降低,熱變形溫度可超過300℃。
複合材料的衝擊能量吸收率直接影響到複合材料在承受衝擊時的表現,碳纖維增強peek複合材料顯示出高達180kJ/kg的比能吸收能力。
碳纖改性peek材料在航空航天、汽車製造、電子電氣、醫療和食品加工等領域得到廣泛應用。
比如應用於骨科醫療器械方麵,得益於碳纖維增強PEEK應用於骨科的五大性能優勢:質輕力強、耐磨損、生物相容性好、耐腐蝕性、良好的X光透過性,它可以做髓內釘PEEK瞄準杆支架、遠端鎖定用PEEK瞄準架、外固定支架用可透X光PEEK跟骨連杆(火花麵)、微創PEEK導向尾(瞄準杆)等等。
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