碳纤维增强聚芳醚酮材料的研究

用氧化法（KClO_3 + H_2SO_4）对吉林碳素厂生产的碳纤维短丝（SCF）进行了表面处理，并采用预混、热压等工艺制备了 SCF 增强聚芳醚酮（PEK－C）复合材料（SCF／PEK－C）。PEK－C 是应化所开发的新型树脂。用 SCF 增强后弯曲模量可高达 10GPa。弯曲强度达 170 MPa，接近短纤维增强 PEEK（英国帝国化学公司产品）水平，是一类很有前途的热塑性结构材料。本工作用光电子能谱（ESCA）等方法对碳纤维表面的氧化程度和表面性能进行了分析，用扫描电子显微镜（SEM）等研究了材料的断面形貌和界面粘结。并根据材料的弯曲模量，弯曲强度，剪切强度及动态力学性能等的测试结果，分析和讨论了碳纤维表面氧化程度 ～ 复合材料界面粘结 ～ 材料力学性能的关系。结果证明，碳纤维经氧化后，表面含氧基团增加，吸附活性提高，由此导致复合材料界面粘结的改善和力学性能的大幅度提高。用氧化后纤维增强 PEK－C 材料的断面不再出现园孔，只有少量的拔出纤维，基体出现皱褶。变曲模量和强度的增强因子分别提高了 60％ 和 210％。