Termoplastik CF-PAEK (PEEK) qoplama va kalıplama jarayonida qolib haroratining interfaal bog'lanish kuchiga ta'siri.
Yuqori samarali termoplastik uglerod tolali kompozitlar yuqori chidamlilik, zarba qarshiligi, past namlik assimilyatsiya qilish va mukammal atrof-muhit ko'rsatkichlari kabi afzalliklarni namoyish etadi. Ushbu turdagi kompozitsion materiallar bo'yicha tadqiqotlar davom etmoqda, natijada turli matritsalarga ega bo'lgan turli termoplastik uglerod tolali kompozitsiyalari, shuningdek, inyeksion kalıplama, siqish va qoplamani qoliplash kabi bir nechta mumkin bo'lgan qayta ishlash usullari ishlab chiqildi. Yuqori haroratli eritish texnologiyasi uzoq vaqtdan beri termoplastik uglerod tolali kompozitsiyalarni tayyorlashning asosiy usullaridan biri sifatida qabul qilingan. Ushbu maqola qolip haroratining uzluksiz uglerod tolasi bilan mustahkamlangan poliaril eter keton (CF-PAEK) va qisqa uglerod tolasi bilan mustahkamlangan polieter eter keton (CF-PEEK) uchun qoplamani shakllantirish jarayonida interfaal bog'lanish kuchiga ta'sirini taqdim etadi, bu esa professional adabiyotlardan olingan tushunchalarni birlashtiradi. .
Termoplastik CF-PAEK va CF-PEEK dan qoplamali kompozitsiyalarni tayyorlash
Uzluksiz uglerod tolasi bilan mustahkamlangan termoplastik poliaril eter keton (CF-PAEK) kompozitlari bir yo'nalishli uglerod tolalari yordamida tayyorlandi, ular keyinchalik siqishni kalıplama orqali uzluksiz uglerod tolasi bilan mustahkamlangan kompozit laminatlarga aylantirildi. Polieter eter keton (PEEK) va qisqa uglerod tolasi bilan mustahkamlangan polieter eter keton (SCF-PEEK) in'ektsiya materiallari sifatida tanlangan, CF-PAEK laminatlari yuzasiga qo'yilgan qoliplarga AOK qilingan va aralash ishlab chiqarish uchun ma'lum vaqt davomida bosim ostida ushlab turilgan. qoplangan kompozitsiyalar. Havoning xona haroratiga sovishiga ruxsat berilgandan so'ng, kalıplanmış termoplastik uglerod tolasi kompozitlari olib tashlandi va belgilangan o'lchamlarga kesildi. Keyinchalik turli xil ishlash testlari o'tkazildi, jumladan, mexanik xususiyat sinovi, skanerlash elektron mikroskopiya (SEM) tahlili, hajm fraktsiyasi testi, reologik xatti-harakatlar testi va nanoindentatsiya testi. Sinov ma'lumotlari chizilgan va bir nechta namunalar to'plamining qiyosiy tadqiqotlari orqali tegishli xulosalar chiqarilgan.
Qolib haroratining termoplastik CF-PAEK (PEEK) kompozitlarining o'zaro bog'lanish kuchiga ta'siri.
1.PAEK va PEEK smolalarining viskozite-temperatura egri chiziqlari: Yuqoridagi rasmda PAEK va PEEK smolalari uchun yopishqoqlik-harorat egri chiziqlari ko'rsatilgan. Ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, PAEK yopishqoqligi 340 gradusdan 400 darajagacha bo'lgan haroratda taxminan 89 dan 237 Pa·s gacha, PEEK yopishqoqligi esa 360 dan 420 darajagacha bo'lgan haroratda 203 dan 330 Pa·s gacha o'zgarib turadi. Ikkala termoplastik qatronlar ham qirqish xususiyatiga ega, harorat oshishi bilan yopishqoqlik kamayadi. Qatronlar eritmasining viskozitesi qanchalik past bo'lsa, diffuziya shunchalik yaxshi bo'ladi, bu esa interfaal bog'lanish kuchiga ijobiy ta'sir qiladi.
2.Qoplangan kompozitlarning turli xil mog'or haroratida kesish kuchi: Yuqoridagi a-rasmda PEEK va SCF-PEEK materiallari uchun turli qolib temperaturalaridagi kuchlanish-deformatsiya egri chiziqlari ko'rsatilgan. B-rasmda PEEK/CCF-PAEK va SCF-PEEK/CCF-PAEK uchun o'zgaruvchan qolib haroratida kesish kuchi ma'lumotlari keltirilgan. PEEK/CCF-PAEKning kesish kuchi 56 MPa, 65 MPa, 70 MPa va 68 MPa, SCF-PEEK/CCF-PAEKning kesish kuchi esa 77 MPa, 79 MPa, 85 MPa va 71 MPa.
Natijalar shuni ko'rsatadiki, qolib harorati oshishi bilan namunalarning kesish kuchi yaxshilanadi. Bundan tashqari, qisqa uglerod tolalaridan mustahkamlanganligi sababli, SCF-PEEK/CCF-PAEKning kesish kuchi yuqoriroq. Qolib harorati AOK qilingan eritma (PEEK va SCF-PEEK) va CCF-PAEK laminat o'rtasidagi interfeys haroratini ushlab turish vaqtiga, shuningdek, qattiqlashuvdan oldin aloqa vaqtiga ta'sir qiladi. Mog'or harorati ko'tarilgach, interfasial qatlamning harorati asta-sekin o'sib boradi, PAEK qatronining erishi va tarqalishini pastroq erish haroratida rag'batlantiradi va shu bilan o'zaro bog'lanish kuchini oshiradi.
3.Qoplangan kompozit namunalarning turli xil mog'or haroratida kesishning buzilishi rejimlari: Yuqoridagi rasmda PEEK/CCF-PAEK qoplamali kompozitlarning har xil qolib temperaturasidagi kesishmasining kesishuvi ko‘rsatilgan. Bu shuni ko'rsatadiki, kesish kuchlari ta'sirida namunaning har ikki tomonida yoriqlar paydo bo'la boshlaydi va markazga qarab cho'ziladi. Mog'or harorati 220 daraja va 240 darajaga o'rnatilganda, PEEK/CCF-PAEK ning ishlamay qolishi, birinchi navbatda, interfaal delaminatsiyadan kelib chiqadi, bu nisbatan zaif interfaal bog'lanish kuchini ko'rsatadi (a va b-rasm). Bundan farqli o'laroq, qolib harorati 260 daraja va 280 darajaga ko'tarilganda, PEEK/CCF-PAEK ning ishdan chiqishi asosan interlaminar sinish bilan bog'liq bo'lib, kuchliroq interfaal bog'lanish kuchini ko'rsatadi (rasmlar c va d).
Yuqoridagi rasmda SCF-PEEK/CCF-PAEK qoplamali kompozitlarning turli qolib temperaturalarida PEEK/CCF-PAEK kompozitlariga o‘xshash namuna holatiga ega bo‘lgan kesishmalarning kesishuvi ko‘rsatilgan. 220 daraja va 240 daraja mog'or haroratida, o'zaro bog'lanishning buzilishi asosiy muammo bo'lib qolmoqda (rasm a va b). Qolib harorati 260 darajaga va 280 darajaga ko'tarilganda, SCF-PEEK/CCF-PAEK ning ishlamay qolishi CCF-PAEKning interlaminar sinishi va SCF-PEEKning egilishi bilan tavsiflanadi (rasmlar c va d). Qoplama jarayonidan kelib chiqqan bükme deformatsiyasi va qatlamlararo kesish deformatsiyasi tufayli, interfaal bog'lanish kuchi zaiflashganda, PEEK, SCF-PEEK va CCF-PAEK o'rtasida delaminatsiya sodir bo'lishi mumkin. Fazalararo bog'lanish kuchi oshgani sayin, kompozitsiyadagi interfasial delaminatsiya asta-sekin kamayadi, qatronning interlaminar sinishi ortadi.
Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki, qolip haroratining oshishi bilan kompozitning interfaal buzilish usullari o'zgaradi. Pastroq haroratlarda interfeys harorati pastroq bo'ladi va inyeksiya qolipidagi eritma tezroq soviydi, natijada molekulyar diffuziya sekinlashadi va yopishqoqlik zaiflashadi. Kesish buzilishi mexanik bog'lanish bilan tavsiflangan interfaal buzilish sifatida namoyon bo'ladi. Mog'or harorati ko'tarilgach, PEEKning sinish yuzasi asta-sekin o'sib boradi. Yuqori mog'or harorati PEEK qatroni va PAEK o'rtasidagi interfeys haroratini ko'taradi, qatronni eritish jarayonini osonlashtiradigan qattiqlashuvdan oldin aralashtirish vaqtini oshiradi. Interfeys harorati PAEK erish haroratidan oshib ketganda, interfeysda qatronlar eutektik qatlami hosil bo'lib, o'zaro bog'lanish kuchini oshiradi.
4.Har xil mog'or haroratida qoplangan kompozitlarning nanoindentatsiya yuk-chuqurligi egri chiziqlari: Yuqoridagi rasmdagi egri chiziqlar bir xil chuqurlik yuki uchun chuqurlik chuqurligi mog'or haroratining oshishi bilan asta-sekin kamayib borishini ko'rsatadi, bu esa qolib haroratining oshishi bilan interfeysdagi qatronning yuk ko'tarish qobiliyati kuchayishini ko'rsatadi. PEEK/CCF-PAEK kompozitsiyasi uchun mog'or harorati 260 daraja bo'lganda, interfeys qatronining yuk ko'tarish qobiliyati PEEKnikiga o'xshaydi, bu qoplangan kompozitsion in'ektsiya qatlami bilan aralashgan erigan qatron holatiga etganligini ko'rsatadi. qatron (PEEK), deyarli bir xil kuchga erishadi. PEEK bilan solishtirganda, SCF-PEEK/CCF-PAEK kompozitsiyasi interfeysda yuqori yuklarni ko'rsatadi, bu qisqa uglerod tolalari qo'shilishi interfeysdagi qatronni kuchaytiradi va unga yuqori yuklarni ko'tarish imkonini beradi.
Chuqurlik chuqurligi kichik bo'lsa, modul chuqurlikning ortishi bilan tez kamayadi (b-rasm), bu bosqichda modul egri chizig'ida sezilarli o'zgarishlarni ko'rsatadi. Chuqurlik 250 nm dan oshgandan so'ng, modul qiymatlari ortib borayotgan chuqurlik bilan tekislana boshlaydi. 500 nm dan ortiq chuqurlikda modul egri chizig'i barqarorroq bo'ladi. 220 daraja qolib haroratida PEEK/CCF-PAEK qoplamali kompozitlar uchun chuqurlik moduli egri chizig'i nisbatan beqaror, pastki moduli 4,2 GPa. Bu shuni ko'rsatadiki, mog'or harorati 260 daraja bo'lsa, eritma preformning sirt qatroni bilan birga qatronlar qatlamini hosil qilishi mumkin, natijada PEEK moduli bilan taqqoslanadigan modul paydo bo'ladi.
SCF-PEEK/CCF-PAEK bilan qoplangan kompozitlar uchun chuqurlik moduli egri chizig'i nisbatan silliq bo'lib, qisqa uglerod tolalari qo'shilishi interfeysdagi qatronlar modulini oshirishi mumkinligini ko'rsatadi. Mog'or harorati oshishi bilan modul ham asta-sekin o'sib boradi. Qolib harorati 260 daraja bo'lsa, o'sish sezilarli bo'lib, 5,5 GPa ga etadi, bu bu haroratda o'zaro bog'lanish holatiga o'tish bilan bog'liq. Bu interfeysdagi ikki turdagi qatronlar erishi va bir-biriga tarqalishi mumkinligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, qisqa uglerod tolalari qatronlar erigan holatda bo'lganda, o'zlarini interfaal qatlam ichiga qo'yishi mumkin, bu modulning oshishiga yordam beradi.
