近30年內，碳纖維復合材料對于國家軍用裝備和民用設備的貢獻并不為人數(shù)值，但世界先進的J-20戰(zhàn)機，全球矚目的高鐵車廂等都有碳纖維復合材料的身影。隨著碳纖維技術的進步，熱塑性碳纖維的出場頻次也漸漸高了起來。本文介紹的CF/PPS就是一種熱塑性碳纖維復合材料，它的耐高低溫性能和耐老化性都比較出色，那與主流的熱固性碳纖維相比，在強度和剛度上有所超越嗎？

    CF/PPS復合材料強度和剛度表現(xiàn)如何？

    抗拉強度和彈性模量通常被稱為強度和剛度，是衡量材料機械性能的2個核心參數(shù)。通過對兩者的數(shù)值比較，可以較為直觀的理解材料的性能優(yōu)劣。

    抗拉強度是用于測量材料在失效或斷裂之前可以承受的最大拉伸應力。CF/PPS復合材料與其他材料相比具有較高的拉伸強度，通?？梢赃_到300MPa至1500MPa。

    彈性模量，又稱為楊氏模量，是材料剛度及其在施加應力下變形能力的量度。CF/PPS復合材料具有較高的彈性模量，通常在大約50GPa到150GPa。

    以上提高的數(shù)值范圍并不是固定不變的，具體與復合材料的具體成分比例、制造工藝和所用材料的品質都有關系。CF/PPS復合材料是由碳纖維和聚苯硫醚樹脂合成出來的，其中碳纖維的品級、形態(tài)，聚苯硫醚樹脂的種類，以及兩者在復合材料中的比例發(fā)生變化，最終復合材料的強度和剛度同樣會發(fā)生變化。

    CF/PPS復合材料強度和剛度超越熱固性碳纖維了么？

    當下主流的熱固性碳纖維復合材料中使用的樹脂有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、雙來酰胺樹脂等，其強度和剛度的樹脂范圍是有高低偏差的。以環(huán)氧樹脂為例，它的拉伸強度范圍為約300MPa至3000MPa，彈性模量通常在大約100GPa到300GPa。

    如果只對比強度和剛度的樹脂范圍，可以發(fā)現(xiàn)CF/PPS復合材料并沒有比熱固性碳纖維更占優(yōu)勢，反而處于下風。究其原因，一來與兩種樹脂自帶的強度和剛度有關，二來兩種樹脂浸潤碳纖維絲束的程度高低有關。

    熱塑性樹脂在高溫熔融狀態(tài)下的粘度很高，技術層面無法將熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂均勻包裹每一根碳纖維單絲上充分浸潤，導致形成的復合材料性能分布不均勻，拉低了熱塑性碳纖維復合材料的整體強度和剛度。加上樹脂本身強度和剛度上限有偏差，最終呈現(xiàn)的效果就是CF/PPS復合材料反而比熱固性碳纖維更弱了。

    不過讓我們再回到熱塑性碳纖維復合材料被寄予厚望的初衷，在機械性能達標的前提下，該型復合材料具有出色的可重復加工特性，同時利于大批量生產和制備，能夠提高碳纖維產業(yè)的規(guī)模和上限，同時完善碳纖維制品的回收和再利用。另外還有像CF/PEEK這樣的熱塑性碳纖維存在，它的強度和剛度是可以超越熱固性碳纖維的，因此從綜合角度考慮，熱塑性碳纖維更具有發(fā)展?jié)摿Α?/span>

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