本发明专利技术涉及一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，首先将PPS薄膜与碳纤维织物叠层铺入模具A中，在加压的条件下以30～50/min的速率升温至330～350℃使PPS熔融并降温冷却成型得到CF/PPS复合材料坯料，然后以30～100℃/min的速率升温至290～300℃对CF/PPS复合材料坯料进行加热得到软化的坯料，最后将软化的坯料转移至具有一定温度的模具B中，冲压成型制得具有高压缩强度的CF/PPS复合材料；模具B的温度比软化的坯料的温度低75～95℃。本发明专利技术的一种具有高压缩强度的CF PPS复合材料的制备方法，通过特殊热历程提高CF/PPS复合材料的结晶温度与结晶速率，同时由于结晶形貌的改变使CF/PPS复合材料的压缩性能得到增强。的改变使CF/PPS复合材料的压缩性能得到增强。的改变使CF/PPS复合材料的压缩性能得到增强。
【技术实现步骤摘要】
一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法
[0001]本专利技术属于高分子材料加工
，涉及一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法。
技术介绍
[0002]以CF/PPS为代表的先进热塑性复合材料由于其快速成型周期、可回收性和可修复性而获得了广泛的关注。由于PPS由苯环和硫原子交替构成，其具有优异的热稳定性、耐化学性和摩擦性能。因此碳纤维增强聚苯硫醚复合材料适用于航空航天、汽车、电子、机械、船舶等领域。
[0003]由于热塑性复合材料可二次成型的特点，CF/PPS复合材料可进行冲压成型、3D打印等。其中CF/PPS复合材料的冲压成型应用广泛，尤其适用于汽车、航空航天等领域的零部件制造。例如，制造汽车的车门内板、车顶、前保险杠等，航空航天领域的机身部件、涡轮发动机叶片等。相比于传统金属材料，CF/PPS复合材料具有更高的强度、更轻的重量和更好的耐腐蚀性能，可以有效降低零部件重量，提高材料的耐用性和使用寿命。
[0004]但是CF/PPS复合材料的压缩性能较低，限制了材料的应用。
[0005]为了提高CF/PPS复合材料的压缩性能，人们往往采用以下办法：
[0006]通过使用上浆剂对碳纤维进行表面处理，提升纤维与树脂之间的界面结合力。主要的方法如下：通过化学改性在纤维上增加特定官能团以和基体的分子链形成结合力；例如，文献(High performance thermoplastic polymer for the compressive behaviour of carbon fibre reinforced composites[J].Pigment&Resin Technology,2021,50(5):426
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436.)通过在CF表面涂覆硅烷偶联剂，与PPS形成有效的过渡层，从而增强CF与PPS的界面相互作用，最终将CF/PPS复合材料压缩强度提高至355MPa，但是本方法需要用到额外的添加剂以及额外的加工步骤，增加了加工成本。且最终得到的压缩性能仍有待提高。
[0007]因此，研究一种提高CF/PPS复合材料的压缩性能的方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
[0008]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法；
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：
[0010]一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，首先将PPS薄膜与碳纤维织物叠层铺入模具A中，在加压的条件下以30～50/min的速率升温至330～350℃使PPS熔融并降温冷却成型得到CF/PPS复合材料坯料，然后以30～100℃/min的速率升温至290～300℃对CF/PPS复合材料坯料进行加热得到软化的坯料，最后将软化的坯料转移至具有一定温度的模具B中，冲压成型制得具有高压缩强度的CF/PPS复合材料；
[0011]模具B的温度比软化的坯料的温度低75～95℃；如果模具B温度过低，坯料降温的速率过快，在成型过程中坯料迅速变硬，延展性变差，导致坯料在成型时会发生褶皱等缺
陷，影响复合材料的外观及性能；如果模具温度过高，复合材料在成型时容易发生横向变形，导致材料厚度变薄，外观与性能受到影响；
[0012]冲压成型所需的压力为0.6～2MPa。
[0013]作为优选的技术方案：
[0014]如上所述的一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的压缩强度为580～630MPa。
[0015]如上所述的一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，具体步骤如下：
[0016](1)将PPS薄膜与碳纤维织物叠层铺入模具A中，在加压的条件下以30～50/min的速率升温至330～350℃，并保温保压一段时间，使PPS薄膜完全熔融，在压力的作用下使熔融的PPS充分浸渍碳纤维；若热压温度小于330℃，PPS的粘度过高，将导致PPS无法完全的浸渍纤维从而产生孔隙等缺陷；若热压温度大于350℃，PPS粘度下降，在模压成型中溢出的过多，造成纤维体积含量过高，从而导致材料力学性能下降；升温速率<30℃/mim将导致PPS在升温过程中，停留在高温的时间过久，这将导致PPS发生热氧化交联反应，PPS分子链线性结构将受到破坏，从而导致材料性能降低；
[0017](2)对模具A进行降温冷却至20～100℃，使PPS结晶固化，得到CF/PPS复合材料坯料；
[0018](3)以30～100℃/min的速率对模具A进行再次升温至290～300℃，并保温一段时间，使复合材料中高分子球晶熔融形成微小的残留晶粒或分子链局部有序的区域，成为下次结晶的成核位点，得到软化的坯料；若温度大于300℃，球晶将会彻底熔融，局部有序区域被分子链热运动破坏从而变成无序状态，无法成为下次结晶的自成核点；若温度小于290℃会使球晶无法熔融，只能发生退火形成不规则球晶，无法形成自成核点，从而无法改变复合材料中的结晶结构；升温速率<30℃/min，将导致PPS在升温过程中，停留在高温的时间过久，这将导致PPS发生热氧化交联反应，PPS分子链线性结构将受到破坏，从而导致材料性能降低；
[0019](4)将软化的坯料转移至温度为205～225℃的模具B中，施加一定的压力，并保温保压一段时间，由于模具温度比坯料温度低，坯料由于热传递快速降温，冷却结晶固化成型，开模后制得具有高压缩强度的CF/PPS复合材料。如果模具B温度过低，坯料降温的速率过快，在成型过程中坯料迅速变硬，延展性变差，导致坯料在成型时会发生褶皱等缺陷，影响复合材料的外观及性能；如果模具温度过高，复合材料在成型时容易发生横向变形，导致材料厚度变薄，外观与性能受到影响。
[0020]如上所述的一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，步骤(1)中PPS薄膜与碳纤维织物之间的体积比例为35:65～45:55。
[0021]如上所述的一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，步骤(1)中加压的压力为6～12MPa，保温保压的时间为5～10min。时间<5min，CF/PPS材料内部可能没有达到设定温度，这将导致浸渍不完全从而影响材料性能；时间>10min，PPS停留在高温的时间过久，这将导致PPS发生热氧化交联反应，PPS分子链线性结构将受到破坏，从而导致材料性能降低。
[0022]如上所述的一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，步骤(2)中降温的速率小于50℃/min，使得复合材料中的PPS结晶达到饱和。
[0023]如上所述的一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，步骤(3)中保温的时间为5～10min。保温时间<1min，CF/PPS材料内部可能没有达到设定温度，这将导致球晶无法熔融，只能发生退火形成不规则球晶，无法形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，其特征在于：首先将PPS薄膜与碳纤维织物叠层铺入模具A中，在加压的条件下以30～50/min的速率升温至330～350℃使PPS熔融并降温冷却成型得到CF/PPS复合材料坯料，然后以30～100℃/min的速率升温至290～300℃对CF/PPS复合材料坯料进行加热得到软化的坯料，最后将软化的坯料转移至具有一定温度的模具B中，冲压成型制得具有高压缩强度的CF/PPS复合材料；模具B的温度比软化的坯料的温度低75～95℃；冲压成型所需的压力为0.6～2MPa。2.根据权利要求1所述的一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，其特征在于，具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的压缩强度为580～630MPa。3.根据权利要求1所述的一种具有高压缩强度的CF/PPS复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将PPS薄膜与碳纤维织物叠层铺入模具A中，在加压的条件下以30～50/min的速率升温至330～350℃，并保温保压一段时间；(2)对模具A进行降温冷却至20～100℃，使PPS结晶固化，得到CF/PPS复合材料坯料；...
【专利技术属性】
技术研发人员：周剑锋，朱姝，任毅，孙泽玉，苏佳煜，李梦桐，李文爽，
申请(专利权)人：上海东华复材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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