3D打印连续碳纤维/聚醚酮酮复合材料工艺及其性能调控

作     者：周子彦 范天翔 张慧颖 吴杰 陈烨 王华平 ZHOU Ziyan;FAN Tianxiang;ZHANG Huiying;WU Jie;CHEN Ye;WANG Huaping

作者机构：东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心上海201620 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2023年第40卷第9期

页      面：5070-5084页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(2232022 G-06) 上海市轻质结构复合材料重点实验室开放课题(2232019 A4-10)。 

主　　题：3D打印 连续碳纤维 聚醚酮酮 弯曲性能 层间剪切 

摘      要：以高热性能热塑性树脂−聚醚酮酮(PEKK)为基体与连续碳纤维(CCF)进行原位浸渍3D打印,制备连续碳纤维/聚醚酮酮复合材料(CCF/PEKK),并系统研究了3D打印工艺参数中分层厚度、流量比、打印温度及成型方向对复合材料内部结构、基体结晶、表面质量及力学性能等方面的影响。通过扫描电子显微镜观察3D打印CCF/PEKK的微观结构,采用X射线衍射分析复合材料中基体的结晶性能,使用超景深显微镜观察分析3D打印CCF/PEKK的表面形貌,同时对复合材料进行弯曲性能和层间剪切性能测试。结果显示:当分层厚度为0.2 mm、流量比为85%、打印温度为395℃,并使用水平成型方向时,3D打印CCF/PEKK复合材料的综合性能最优,其中弯曲强度达302.0 MPa,层间剪切强度达24.1 MPa。CCF/PEKK的弯曲强度较3D打印纯PEKK提升194%,层间剪切强度较工艺调控前提升113%。表明在未使用任何附加优化手段的情况下,3D打印CCF/PEKK具备制造复杂结构工程零部件的潜力。