Page 63 - 《橡塑技术与装备》2025年1月
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理论与研究
THEORY AND RESEARCH
含 10% CF、20% CF、30% CF 的复合 PEEK 丝材能 的复合 PEEK 丝材能承受的极限应力值分别为 96.9
承受的最大载荷约为 227.6 N、 265.5 N、 284.5 N。从 MPa，103 MPa，116.3 MPa。初步分析原因可能是碳
图 4(b) 应力应变曲线可以看出，随着 CF 含量增加 纤维本身具有极高的拉伸强度与模量，在 PEEK 基体
弹性区线性斜率增大，即材料杨氏模量增大，材料的 中增加碳纤维含量提高了整体的强度与刚度。
极限应力值也增大。含 10% CF、20% CF、30% CF
图 4 PEEK5600G/CF 丝材拉伸性能
PEEK/CF 丝材截断面 SEM 如图 5 所示，从图 力应变曲线可以看出，随着 GF 含量增加弹性区斜率
5(d)(e)(f) 可以看出，碳纤维在基体中分散良好，结 增大，材料的杨氏模量增大，极限应力值也增大。含
构紧密，呈现细条状特征，且随着含量的增加，在基 10% GF、20% GF、30% GF 的 PEEK/GF 丝材的极限
体中分布越来越均匀。同时，纤维与基体之间存在较 应力值分别约为 118 MPa、124.5 MPa、130.3 MPa。
强的界面结合，形成有效的网格结构，使基体和纤维 添加 10% GF 的复合 PEEK 丝相比于纯 PEEK 丝极限
之间的负载传递更有效。这有助于提高复合丝材的力 应力值提升明显，整体强度提高了 198%。随着 GF 含
学性能和抗疲劳特性。 量继续增加，整体强度缓慢提升。产生的原因可能是
玻璃纤维本身具有很高的抗拉强度和刚性，并有效地
分担和转移应力，将其引入 PEEK 基体中时，它们能
够承受更多的负荷，从而提高复合材料的总体强度。
但随着 GF 含量继续增加，PEEK 复合丝材的极限应
力值缓慢增加，可能的原因是高含量的 GF 会使复合
材料变得更加脆性 , 尽管玻璃纤维增加了材料的强度，
但同时也使材料的韧性降低。这种脆性的增加可能会
导致材料在应力作用下更容易发生断裂，而不是继续
提高强度。
图 5 PEEK/CF 丝材 SEM 图 PEEK/GF 丝材截断面 SEM 如图 7 所示，图 7(d)
可以看出，含 10% GF 时，玻璃纤维能够均匀分散在
2.2 PEEK/GF 复合丝材力学性能及微观形貌
PEEK 基体中，起到良好的增强作用。从图 7(e)(f)
PEEK/GF 丝材力学性能曲线如图 6 所示，从图
可以看出随着 GF 含量增加，纤维之间发生了聚集或
6(a) 载荷位移曲线可以看出 ：随着 GF 含量增加斜
团聚，导致分散不均匀。同时，PEEK 基体和玻璃纤
率增大，材料刚度增强，提高了材料的最大载荷，含
维之间的界面面积增大，更多的界面可能导致应力集
10% GF、20% GF、30% GF 的复合丝材能承受的最
中反而限制了强度的进一步提升。
大载荷约为 212.4N，223.2N，236.4N。从图 6(b)应
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