现代技术的发展需要新的结构材料,其在强度,弹性和其他性能方面超过传统材料。满足严格要求的主要材料类别是复合材料。复合材料由增强纤维和基质材料制成。碳纤维增强树脂基复合材料是复合材料中的重要化合物,它具有高性能,并具有轻量化的优点,广泛用于航空航天,建筑,汽车工业。聚醚醚酮(PEEK)是新一代高强度热塑性塑料,具有优异的耐热性,耐腐蚀性和优异的机械性能。聚醚醚酮具有独特的性质,可用于具有高技术要求的机械和产品。在聚醚醚酮中加入碳纤维可显着提高纯聚醚醚酮的性能,增加其抗摩擦性能,机械强度,耐磨性,硬度,尺寸稳定性和其他特别重要的材料性能。碳增强聚醚醚酮复合材料已经在机身,卫星部件和其他航空航天结构中证明了它们的实用性。编织复合材料是一种新型复合材料,具有良好的结构,自动化效率高,成本低,可靠性好,抗冲击性好,抗分层和抗蠕变性能好。因此,研究由碳纤维和聚醚醚酮织成的复合材料非常重要。以碳纤维和聚醚醚酮为主要实验材料。复合纤维采用二维简单编织的方法,采用简易手工编织机。通过模塑获得碳纤维和聚醚醚酮的复合材料。用于模塑的设备是平板硫化机。铺层方式是复合材料部件的主要组成部分,这种铺设会影响所形成的复合材料层压板的性能。总铺设角度0°,45°,90°和135°。不能选择层间45°和135°之间的堆叠角度,由于织机尺寸简单,织物将无法达到200mm×200mm的有效面积。制备层间堆叠角度为0°的样品,但是在模塑后它显示出非常差的机械性能,并且在很小的力下手动容易破坏样品。因此,堆叠顺序应交替为0°和90。为了确保层压板的厚度满足机械性能测试的要求,组装计划分为8层。铺层方式确定为[0°/90°/0°/90°/90°/0°/90°/0°]。复合材料的成型方法是压缩成型,即成型温度不仅满足树脂的完全熔融,而且还满足树脂和纤维的良好润湿性。对PEEK树脂进行DSC测试。温度测试范围从室温到500°C。由此得出聚醚醚酮在约340°C具有相应的吸收峰,即熔点接近该温度。在高温下测试聚醚醚酮树脂和碳纤维以确定接触角。接触角分别在355°C,365°C,375°C和385°C下获得。发现在375°C的温度下角度相对较小,即润湿性优于其他温度的润湿性。成形压力影响层间复合材料的程度。如果压力太低,则树脂可能不足以覆盖碳纤维的表面,这导致层间粘合的不良影响。如果压力太高,则树脂容易挤出,这导致层间树脂含量低并影响夹层化合物。因此,确定成型压力很重要。在许多调节模塑压力之后,获得令人满意的复合层压材料。模塑压力为0.7MPa,发现复合层压材料的表面光滑平整,树脂分布均匀,没有分层。测试复合材料的硬度并证明其高于在先前压力条件下复合层压材料的硬度。还用扫描电子显微镜分析了界面的形态。电子显微镜照片显示碳纤维均匀涂覆树脂,碳纤维表面光滑,也就是说,碳纤维和PEEK树脂之间的润湿性在压力条件下是良好的,因此层间粘合效果良好,并且层压强度也是良好的。在实验过程中,为了熔化样品中的树脂并减少模塑过程中的缺陷,温度分别在180°C,375°C两个阶段增加,然后冷却。由于成型温度高,模具需要24小时才能冷却到室温。冷却后,将取出模具。通过燃烧法测量每个样品的树脂含量。基本原理是使用在高温条件下纤维可以完全燃烧的特性,并且可以储存碳纤维。由于碳纤维在空气中的燃烧温度超过1000°C。实验中使用的聚醚醚酮纤维在520°C下分解。因此,当在600°C下燃烧2小时时,因此,当在600°C下燃烧2小时时,PEEK分解,并且碳纤维的质量基本保持不变。分解,碳纤维的质量基本保持不变。在燃烧之前和之后记录样品的质量,然后根据燃烧前后的质量差计算材料中树脂的比重质量分数。三种复合材料中树脂的质量分数为58%,66%和70%。在375°C的温度下对未处理的聚醚醚酮和处理过的聚醚醚酮进行了红外光谱分析,发现聚醚醚酮的特征峰在加工前后没有明显变化。在模塑树脂的过程中,复合材料基体在没有化学变化的情况下熔化,即聚醚醚酮的结构不被破坏。具有不同质量分数的树脂的碳纤维增强聚醚醚酮复合物在红外吸收峰的位置上几乎没有明显变化,并且都含有相应的聚醚醚酮官能团的峰。这表明聚醚醚酮树脂本身在模塑过程中没有发生化学变化。由于对复合材料机械性能的高要求,有必要用复合材料进行机械试验。主要测试是拉伸,弯曲和硬度测试的特性。用于机械测试的样品根据标准制备。对材料进行巴氏硬度试验,即在标准弹簧试验力的作用下,根据针入度的深度将其压入试样表面。用于确定拉伸和弯曲性能的测试在电子万能试验机上进行。在树脂含量为66%的复合材料样品中,最高拉伸强度为330MPa,变形约为8%,而含量为70%的样品中最低。在树脂含量为66%的复合材料样品中,最高拉伸强度为290 MPa,变形率约为6%,而含量为70%的样品中最低。在具有超景深的3d显微镜下观察复合材料的表面。在材料表面的形态中,可以看出三种复合材料的表面均匀分布,树脂没有明显的堆积。通过扫描电子显微镜观察三种复合层压板的拉伸截面和剪切面。在第一个样品中,聚醚醚酮树脂是熔融的,但树脂的流动性不是很好。由于碳纤维的高含量和紧凑排列,树脂难以积聚在上层中并且用下一层浸渍它,结果层间粘合不致密。在第二个样品中,复合材料对齐,树脂均匀分布在碳纤维周围,这表明在树脂和纤维之间观察到良好的浸渍效果。没有明显的树脂堆积现象,夹层化合物良好。当力达到一定水平时,样品的整个横截面被破坏,并且没有明显的层压。在第三个样品中,碳纤维的表面均匀地覆盖有一层树脂,并且没有树脂的堆积。中间层化合物相对较好,但由于树脂含量高,在模塑过程中容易产生缺陷并暴露于外力。当树脂在缺陷的情况下不能有效地将力传递到碳纤维时,容易破裂。碳纤维和聚醚醚酮具有良好的热性能,但也需要分析成品复合材料的热性能。使用DSC(差示扫描量热法)和TG(热质量损失分析)进行该分析。发现随着温度的变化,材料的质量没有显着变化,并且复合材料具有良好的热稳定性。在450°C时,材料仍然没有明显的质量损失,并且质量损失率相对较低。当温度升至约450°C时,质量损失率开始加速,但这种变化是微不足道的。不同的环境会影响复合材料的性能,导致材料老化,缩短材料使用时间。在各种环境因素中,该复合材料对环境的温度和湿度非常敏感,并且在高湿度的环境中,水分子扩散并渗透到复合材料的基质中。在较高温度的条件下,材料的吸湿率大于低温条件下的吸湿率。随着温度升高,复合材料中分子的热运动增加。因此,研究高温和潮湿环境对复合材料性能的影响非常重要。在本文中,进行了湿热试验。为了分析高温高湿环境对复合材料性能的影响,分析了复合材料表面的形貌和湿热老化后复合材料的红外分析。结果发现,虽然复合材料的强度在高温高湿下趋于降低,但仍能保持良好的机械强度和热稳定性。在湿热老化168小时后,复合材料的拉伸强度仍可保持其原始强度的93%。它表明该复合材料在这种条件下具有优异的机械性能。质量分数为66%的PEEK树脂复合材料具有最佳的机械性能。