随着航空航天工业的发展,先进飞机、运载火箭、卫星的高性能、高可靠性和低成本,很大程度上是由于新材料和新工艺的广泛应用。
先进复合材料是航空航天高科技产品的重要组成部分,连续CF/PEEK复合材料具有极高的耐热性(热变形温度可达340C)、耐腐蚀、耐摩擦性能和良好的生物相容性等优势。它能有效降低飞机、运载火箭、卫星的结构重量,增加有效载荷和射程,降低成本。
连续CF/PEEK的复合材料具备非常高的力学性能,同时具有比传统热固性复合材料更高的耐冲击性能,可以加工飞机起落架蒙皮构件,同时减轻了飞机的重量。
民机领域的应用
民航客机机翼前缘,飞机内部零件,包括座椅架、支架、横梁筋条和进气管都广泛应用CF/PEEK复合材料。
航空领域的应用
PEEK预浸料已用于全自动尾翼、机身腹部壁板、机身蒙皮、前起落架舱门、主起落架舱门、机翼壁板、水平安定面前缘等。作为透波材料PEEK、PEKK、PES等树脂具有比较好的雷达传输和节电投射特性,当雷达波投身到这些树脂基复合材料时,不容易形成爬行的电磁波。碳纤维和PEEK复丝混杂纱单向增强品级,适宜制作直升机旋翼和一些重要的壳体部件。
PEEK作为一种典型的高性能热塑性树脂,各项性能突出,与连续碳纤维复合,将两种材料的性能进行有效结合,综合性能更加优异。连续碳纤维CF/PEEK热塑性复合材料因其优异的性能,已被泛应用于航空航天、医疗、汽车等领域,也是目前各大高校、科研机构、企业单位研究关注的焦点。
连续碳纤维CF/PEEK复合材料的优点:
1、良好的断裂延伸率和断裂韧性
PEEK作为高性能热塑性聚合物的代表,其断裂韧性可达2.0 KJ/m,是环氧树脂的20倍。
2、优异的抗分层能力和抗疲劳性
PEEK有着较好的耐冲击性,它是耐热树脂中耐冲击性较好的一种。同时PEEK的刚性大,尺寸稳定性好,线胀系数较小,具有优异的长期抗蠕变和抗疲劳特性。
3、优异的抗化学腐蚀性
PEEK的抗化学腐蚀性极优,对酸、碱及几乎所有的有机溶剂都有很强的抗腐蚀能力,只在高温时被卤素和强酸腐蚀,在常温下只溶于浓硫酸。
4、优异耐湿热性能
PEEK吸湿率低,耐湿热性能好,高温高湿下仍能保持良好的力学性能,此外耐水解性突出,低吸湿性和渗透性,耐蒸汽、水和海水。
5、优异的滑动磨损和微动磨损
PEEK能在 250 ℃下保持高耐磨性和低摩擦因数。
6、生物相容性
有研究表明,以短碳纤维增强PEEK作为假体材料植入动物体内,其细胞毒性小,符合医学植入材料的细胞毒性指标,有良好的血液相容性和组织相容性。
7、透X光
PEEK具有良好的透射性能,不产生如金属植入体在X射线、CT检查下形成的伪影,便于患者在医疗等方面的检查等。
连续碳纤维CF/PEEK复合材料应用案例及前景:
1、单向预浸带 2、编织物 3、复合材料厚板 4、飞机上的PEEK角片 5、医疗器械手柄、瞄准架 6、航空座椅(东丽) 7、飞机窗框 8、飞机门 9、高速永磁电机护套 10、电磁炮 11、接骨板、骨钉 12、空压机星轮片 13、飞机蒙皮 14、机翼前缘 15、直升机杆 16、火箭上支撑件 17、海底油管 18、真空泵叶片 19、分析仪护盖 20、止推耐磨圈 21、三角架 22、钻杆视窗盖板 23、消解罐 24、储氢罐 25、火箭壳体 26、3D打印细丝 27、撑开器 28、外用架延长架