单向碳纤维增强 PEEK 热塑性层板,UD-PEEK 厚板
属于热塑性连续纤维复合材料,基体为 PEEK(聚醚醚酮),增强相为单向连续碳纤维(全部纤维沿同一个方向排布);和前面环氧碳纤维板最大区别:基体不是环氧树脂,是可熔融反复加工的 PEEK 树脂。单向厚板就是把多层 UD 单向预浸带叠层热压,做成较厚的实心板材,厚度一般≥5mm,最高可做到 30~40mm。
一、材料结构
增强相:单向连续碳纤维(T700 / T800 / T1100,12K 为主),所有纤维沿 0° 同向排布;
基体:PEEK(聚醚醚酮,半结晶热塑性高分子,熔点 Tm≈343℃,Tg≈143℃)
单层原料:UD 单向预浸带(单层 0.14mm 左右,PEEK 充分浸润碳纤维)
厚板成型:大量单层 UD 带同向叠层,高温高压(370~400℃)热压固结,压实成整块厚板;
特点:极强各向异性:沿纤维方向(0°)强度模量极高;垂直纤维方向(90°)强度很低。 若铺层改为 [0/90/±45] 准各向同性,则叫准各向同性 CF/PEEK 板,不属于纯单向厚板。
二、典型性能参数(T700 CF/PEEK 单向厚板,纤维体积含量~59%)
密度:1.58 g/cm³
0° 拉伸强度:≈2200 MPa;0° 拉伸模量:≈130 GPa
90° 横向拉伸强度仅≈82 MPa,模量≈9.2 GPa(横向很弱,单向板核心特征)
长期连续使用温度:260~280℃;短时峰值可承受 300℃+
热膨胀:0° 方向极低;90° 方向热膨胀系数明显更大
耐湿热:远优于环氧 CFRP,高温高湿环境不会吸水导致层间强度大幅衰减
韧性:抗冲击、抗分层优于环氧碳板;层间韧性高,损伤容限更好
化学稳定性:耐酸碱、耐油、耐水解,耐多数有机溶剂
三、优点
耐高温:远超普通环氧 CFRP(环氧一般≤120℃);
热塑性,可二次热弯 / 热压成型,废料可回收;
耐湿热、抗疲劳、抗分层,冲击后损伤扩展慢;
低蠕变,高温下尺寸稳定性好;
耐腐蚀、耐蒸汽水解,适合海洋、油汽、高温潮湿工况。
