基于自动铺放技术的聚芳醚酮复合材料后处理工艺优化

摘要

聚芳醚酮热塑性复合材料具有优异的抗冲击性能，在航空领域具有重要应用价值。针对自动铺放原位成型聚芳醚酮复合材料力学性能欠佳的问题，系统研究后处理工艺参数（温度、压力和时间）对孔隙消除及力学性能的影响规律。采用聚芳醚酮预浸料，通过自动铺放技术制备层合板。采用差式扫描量热仪、流变测试及力学性能表征，建立黏度-压力-时间耦合模型。结果表明，模型可以合理预测不同工艺参数对孔隙消除的影响规律，得到后处理临界温度为340℃。温度在340～360℃之间，树脂黏度较低且稳定性良好，有利于快速排出孔隙缺陷。后处理压力显著影响孔隙排出效率，360℃经过60 min完全排出孔隙的临界压力为0.7 MPa，压力继续增加对材料性能的提升收益较小。后处理时间对材料性能的影响依赖于后处理压力，360℃和0.7 MPa时，60 min可以完全消除孔隙缺陷；360℃和1.6 MPa时，仅需20 min就可以完全消除孔隙缺陷。360℃、0.7 MPa和60 min时，材料拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度分别达到2844、1653 MPa和103 MPa。

关键词

自动铺放 / 聚芳醚酮 / 复合材料 / 后处理 / 工艺优化

基金资助

国家重点研发计划（2022YFB3709402）; 工信部民机专项（MJZ1-11N22）