CF/PEEK復合材料的案例
剪切載荷下溫度和應變率對CF/PEEK復合材料強化行為的影響
連續碳纖維CF/PEEK熱塑性復合材料
碳纖維增強聚醚醚酮（CF/PEEK）是一種高性能熱塑性復合材料，與傳統的碳纖維增強環氧樹脂熱固性復合材料相比，具有高溫力學性能好、熱穩定性好、抗沖擊、易修復、易存儲以及成型效率高等特點。因此CF/PEEK復合材料廣泛應用于航空航天領域、汽車、醫療、石油化工等等。
近日，南京航空航天大學的齊振超教授發表了一篇名為《剪切載荷下溫度和應變率對碳纖維增強聚醚醚酮（CF/PEEK）復合材料強化行為的影響》的論文，系統地研究了溫度和應變對CF/PEEK復合材料剪切行為的影響，發現隨著溫度從20 ℃升高到130 ℃屈服應力下降了66%左右，下降速度先快后慢，如圖1所示；隨著應變率從10-5 s-1提高到0.1 s-1屈服應力均勻增大了35%左右，如圖2所示，為拓寬CF/PEEK的應用范圍做出貢獻。
展開 第三屆熱塑性復合材料國際研討會-江蘇君華特塑攜連續CF/PEEK熱塑性復合材料參加
▲ 安學峰高工，航空工業，熱塑性復合材料民機結構件的高效率、高質量、低成本制造
▲ 丁浩亮高工，航天材料及工藝研究所，高性能熱塑性復合材料在航天器結構件中的應用需求和實踐
▲ 鄭潔高工，航空工業，熱塑性復合材料層板失效預測研究
03、江蘇君華特塑
▲ 江蘇君華特塑展位
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司一直參加由SAMPE組織承辦的熱塑性復材展會和復材國際研討會。今年既作為參展單位，又作為匯報單位。本次展示的產品是江蘇君華復材系列的商標產品（PEEKFRTP?和JHFRTP?）。
其中PEEKFRTP?代表連續CF（GF）/PEEK預浸料及其制品，JHFRTP?代表除PEEK以外的其他特種工程塑料與纖維復合產品，樹脂基體包括PPS、PEI、PPSU和PI等；纖維涉及CF和GF等。展品包括PEEK-CF預浸帶、板材、管材、支撐扣、星輪、醫療瞄準架、套管等。其中連續碳纖維CF/PEEK板材榮獲“2021年度材料類SAMPE中國創新入圍獎”。
04、LF-CF/PEEK匹配性研究
▲ 王二平，復材事業部負責人，連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料（LF-CF/PEEK）匹配性研究
本次匯報的題目為“連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料（LF-CF/PEEK）匹配性研究”，對比國內外多家T300 3K纖維織物，分別與PEEK樹脂復合，從碳纖維性能和復合材料產品綜合評估，考察連續CF/PEEK的匹配性。從篩選驗證結果可知，國產纖維材料通過合適的處理工藝可以代替進口使用。
▲ 江蘇君華特塑LF-CF/PEEK板材
隨著國際和國家對熱塑性行業的重視，隨著各類宣傳平臺的推波助瀾，隨著行業的關注和研究的深入，連續CF/PEEK復合材料的研究進程會加快，連續CF/PEEK復合材料的明天會更好!
展開 江蘇君華特塑CF/PEEK熱塑性復合材料榮獲材料類SAMPE中國創新入圍獎
基于君華特塑多年來在聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亞胺（PI）樹脂、型材及制品的應用開發經驗，未來在高性能熱塑性CF/PEEK復合材料板材產品的結構、外觀、工藝及選材設計方面會加速發展，并且通過向市場及潛在客戶宣傳CF/PEEK熱塑性復合材料相比于傳統熱固性復合材料以及合金的特性優點來拓寬應用市場，占據更多的市場份額，同時需要調研鋪絲鋪帶、連續纖維纏繞成型及預浸料連續成型等工藝設備，建立更加完善的復合材料品質檢測控制手段。以創新為內在驅動CF/PEEK高性能熱塑性復合材料產業及應用進程！
展開 CF/PEEK復合材料的性能研究-江蘇君華特塑-王二平
近年來，以PEEK為首的特種工程塑料，以其耐溫性高、韌性好、耐疲勞性好、自潤滑、阻燃、生物植入性材料、可回收等特點，迎合了航空航天、軍工、醫療、特殊機械行業的要求，應用領域逐漸拓寬。
PEEK與纖維材料的有效復合，大大提高了材料的性能。連續CF/PEEK復合材料中，連續碳纖維的高強高模特性，賦予復合材料很高的強度和模量，以及抗變形特性。碳纖維織物增強PEEK復合材料(本文簡稱為連續CF/PEEK，又稱為CCF/PEEK)，以其抗彎曲曲面韌性好，抗疲勞性好，具有單向帶材無法替代的優勢，應用于對曲面要求較高的場合。
由于PEEK價格高，與碳纖維結合的復合材料價格更是不菲。對其復合材料的研究，以tencate、蘇威、恩欣格、帝人等外資企業牽頭，國內研發相對延遲，主要集中在高校、科研院所和極少數企業之中。
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司是為數不多的企業之一，江蘇君華立足于PEEK為基體的特種工程塑料研究，近年來由短纖維增強PEEK延展到連續纖維增強PEEK復合材料的研究，研發過程中一些成果供業內人士借鑒。
展開 
CF/PEEK碳纖維復合材料和傳統碳纖維復合材料在醫療行業的應用差異
層間結合強度好，江蘇君華生產的PEEK碳纖維復合材料不易分層。熱塑性在模壓成型時，熔融后結合到一體的結合強度高。所以不易分層。從PEEK與碳纖維結合角度說一些，PEEK和碳纖維之間的結合強度很高,因此纖維釋放現象大大減少或沒有。另外,由于PEEK具有抗蠕變力,PEEK聚合物能夠長時間承受相對大的壓力,不會隨時間擴展,并且具有良好的纖維-母體界面結合強度。
近倆年國內也陸續有一些單位開始開發CF/PEEK熱塑性碳纖維復合材料，江蘇君華就是其中的一家。目前江蘇君華生產的熱塑性PEEK碳纖維復合材料，已通過力學性能測試，被多家國內知名醫療器械單位用于醫療加工髓內釘器械的瞄準架。目前驗證下來發現，熱塑性CF/PEEK碳纖維復合材料加工的瞄準架透光性好，強度高，尺寸穩性定，100次消毒后依然可以精準定位。
展開 什么是碳纖維增強聚醚醚酮復合材料（CF/PEEK）？
碳纖維增強聚醚醚酮復合材料（CF/PEEK），指碳纖維以粉末、顆粒、連續纖維（長纖維）或者織物形式增強聚醚醚酮樹脂基的復合材料。其中碳纖維以織物形式存在的簡稱為CFF/PEEK。復合材料中，樹脂基體賦予了優良的力學性能、熱性能、耐化學腐蝕性和易加工性能；增強纖維則主要決定了復合材料的機械性能。
目前江蘇君華生產的熱塑性PEEK碳纖維復合材料，已通過力學性能測試，被多家國內知名醫療器械單位用于醫療加工髓內釘器械的瞄準架。目前驗證下來發現，熱塑性CF/PEEK碳纖維復合材料加工的瞄準架透光性好，強度高，尺寸穩性定，100次消毒后依然可以精準定位。
展開 熱塑性CF/PEEK碳纖維復合材料優勢及應用展望
從短期看，連續碳纖維CF/PEEK熱塑性復合材料的市場應用雖然在國外相對成熟，但是在國內主要應用于航空航天軍工業、醫療器械行業，更多的應用尚未成熟，還有大面積的應用市場有待開發，但是隨著碳纖維熱塑性復合材料制品在工藝及質量穩定性、產品系列化、規格化與國外同類技術水平等方面差距的不斷縮小，相信只要緊密圍繞新興產業的巨大需求，抓住發展機遇，持續推進原料生產技術進步，加大碳纖維熱塑性復合材料體系、加工工藝、應用水平的研究，提高對系列化產品開發、市場培育等環節的支持力度，國內的碳纖維熱塑性復合材料產業必將迎來一個新的發展階段。
轉載自：知乎 《熱塑性碳纖維復合材料優勢及應用展望》YANG
展開 碳纖維熱塑性復材研發成功
11月28日，上海華航碳纖維復合材料有限公司宣布，其開發出一種連續碳纖維增強聚醚醚酮復合材料(CF/PEEK復合材料)。這種復合材料的強度比金屬高5倍，質量比金屬輕60%，性能比同類產品提升了10%以上。
上海華航碳纖維復合材料有限公司由單毫、洪成、賈凱慧等9名華東理工大學的在校研究生組建。該團隊著眼于開發高性能碳纖維熱塑性復合材料，其開發的CF/PEEK復合材料產品多項性能指標優于國外同類產品。
這種復合材料既耐高溫又耐腐蝕，抗沖擊性強，可塑性高，還具備自潤滑、耐磨損、X光可透過、耐輻射等特性。具備這些特點的材料應用于飛機制造取代部分金屬材料，可以達到減輕機身質量、減少燃油使用和降低碳排放作用，相關產品在國產大飛機的潛在供應商進行試用時獲得認可。除此以外，這種復合材料還可廣泛應用于航空航天領域、能源工業、交通運輸、醫療器械等領域。
華航復材團隊的單毫，師從華東理工大學化工學院周曉東老師，他將CF/PEEK復合材料作為自己的研究課題。同一實驗室的洪成、陳宇也加入其中組成了初創團隊。經過不懈努力與反復嘗試，該團隊克服了PEEK樹脂加工溫度高、熔融黏度大、很難充分浸漬纖維等難題，改善了生產工藝與生產設備，成功開發出高性能CF/PEEK復合材料，并申請了發明專利。如今，華航團隊擁有3項發明專利、獲得了4項書面合作意向書。與此同時，該團隊還獲得中國第四屆“互聯網 ”創新創業大賽上海市金獎、全國銀獎，2018年“創青春”全國大學生創業大賽上海市金獎、全國銀獎。
調研顯示，受限于技術壁壘較高，全球能生產CF/PEEK復合材料的企業屈指可數。目前國內對該材料的研發尚停留在實驗室階段，沒有工業化生產能力。然而，我國大飛機、高速列車、汽車工業、核電工程等對該材料的需求十分迫切。
展開 3D打印突破碳纖維增強PEEK復合材料粉末床熔融成形機理
聚醚醚酮（簡稱PEEK）是一種具有優異力學性能的高溫熱塑性塑料，具有較高的玻璃化轉變溫度（145℃）和熔點（339℃），采用纖維增強的PEEK復合材料具有更高的強度、模量及熱變形溫度，可代替鋁及鋁合金等金屬材料用于航空航天、汽車制造等領域。激光選區燒結（SLS）作為3D打印技術中的一種，在制備復雜結構制件及結構優化方面具有獨特的優勢，這就使得PEEK及其復合材料的3D打印具有較大的吸引力。
然而，目前PEEK及其復合材料的SLS制件強度均低于其注塑件，從而大大限制了PEEK及其復合材料的3D打印制件的應用范圍；同時，較高的加工溫度（＞300℃）對設備提出了更大的挑戰，目前可用于PEEK材料SLS成形的設備較少，商業化的設備僅有EOSP800、EOSP810等，但是其價格昂貴，系統封閉，這就為PEEK的SLS工藝研究及復合材料的配方研究產生了很大的限制。
圖1. PEEK和CF / PEEK復合材料的零剪切粘度與溫度的關系該文章采用SLS制備高強度碳纖維（CF）增強PEEK復合材料，基于高溫流變行為對CF / PEEK復合材料的燒結機理進行了深入研究。通過將模擬溫度分布與粘度-溫度關系相結合來定義新的有效熔化區域，并用于預測工藝規劃。
圖2. 由PEEK和CF / PEEK（a-e）計算的有效熔化區域和PEEK（f）的熱重曲線根據計算結果，對CF/PEEK開展了SLS工藝實驗，結果表明，當激光功率為18.5W、掃描速度3000mm/s、掃描間距0.12mm，分層厚度為0.1mm時，10%碳纖維含量的復合材料的拉伸強度達到109±1 MPa、拉伸模量為7365±468 MPa；5%碳纖維含量的復合材料的彎曲強度達到183±4 MPa，均遠高于PEEK的注塑件。
展開 恭喜CF/PEEK復合材料論文在纖維復合材料雜志發表！
恭喜CF/PEEK復合材料論文在纖維復合材料雜志發表！
90后研發高性能航空材料
打破國外壟斷，成為國產高性能碳纖維熱塑性復合材料開拓者和領軍企業，為國防工業發展提供有力技術支撐——這是華東理工大學9名90后研究生創新創業的心愿。
又輕又結實，既耐高溫又耐腐蝕，抗沖擊性強、可塑性高，具備這些特點的材料應用于飛機制造，可以取代部分金屬材料，減輕機身重量，減少燃油使用，降低碳排放。可以說，材料是未來飛機的核心。由單毫、洪成、賈凱慧等華理學子組成的上海華航碳纖維復合材料有限公司，便著眼于此，他們開發了連續碳纖維增強聚醚醚酮復合材料（CF/PEEK復合材料）。這種復合材料的強度比金屬高5倍，重量比金屬輕60%，性能比同類產品提升了10%以上，不僅耐高溫、耐腐蝕、抗沖擊，還具備自潤滑、耐磨損、X光可透過、耐輻射等特性，除能廣泛應用于航空航天領域外，還能在武器裝備、能源工業、交通運輸、醫療器械等領域大顯身手。玻璃纖維透明https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16000.html
如今，華航團隊擁有3項發明專利，相關產品今年9月在國產大飛機的潛在供應商進行試用時獲得認可；與此同時，團隊榮獲中國第四屆“互聯網+”創新創業大賽上海市金獎、全國銀獎，2018年“創青春”全國大學生創業大賽上海市金獎、全國銀獎。
華航復材團隊的調研顯示，受限于技術壁壘較高，全球能生產CF/PEEK復合材料的企業屈指可數。如今，高性能纖維及其復合材料相關產業在全球范圍內發展迅速，市場對輕量化、可回收、環境友好型材料的需求也在日益增長。若在制造業中大規模應用相關材料，可大大提升制造業輕量化科技水平。自“十二五”以來，我國高度重視高性能纖維復合材料的研發和應用，并制定了相應的戰略規劃。
“或許我們還有一些不足，產品也還有提升空間，但我看好CF/PEEK復合材料的發展前景。”華航復材團隊的靈魂人物、華理化工學院研三學生單毫表示。
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君華又一篇CF/PEEK復合材料論文收錄于《纖維復合材料》期刊
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司工程技術研究中心的復合材料研發部門于2022年3月在《纖維復合材料》期刊雜志上刊登發表了《連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料匹配性研究》的文章。
連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料匹配性研究<<<<
論文聚焦行業熱點，采用科學準確的研究方法，利用公司先進的研究設備和科研環境，經過耐心細致的反復試驗，得出精確詳實的實驗數據，收獲創新成果匯總成文。
該文對比了國內外七大碳纖維廠家的T300 3K纖維織物，分別與PEEK樹脂復合，從碳纖維性能、外觀、復合材料產品性能、復合材料破壞斷面和浸潤效果等方面綜合評估，考察碳纖維和PEEK樹脂材料的匹配性。通過驗證匹配，篩選出組合性能較好的四種，其中兩種組合的效果更好。篩選匹配方法可為行業應用材料選型和工業化生產提供借鑒和參考。
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江蘇君華特種工程塑料有限公司主導產品為 PEEK聚醚醚酮樹脂、型材及其制品，具有良好的耐溫性、韌性和耐疲勞性，以及自潤滑、阻燃、可植入性和可回收等特點，符合航空航天、軍工、醫療、特殊機械行業的要求，應用領域逐漸拓寬。該主導產品屬于江蘇省發展的先進制造業高端新材料集群和產業鏈“先進碳材料”復合材料及“化工新材料”，產業導向上屬于制造業“核心關鍵基礎材料”，已有16年的研發生產經驗。
PEEK聚醚醚酮是醫療骨科關節修復替代、運動醫學與軍工、航空航天產業關鍵領域發展替代進口的重要一環，屬于國家高新技術產業鏈及關鍵領域“強鏈、補鏈”的核心關鍵基礎材料，從根本上解決我國醫用PEEK材料依賴進口、臨床急需的相關創新產品開發缺乏基礎原料支撐、特殊領域被國外“卡脖子”等問題，打破國外壟斷，實現進口替代。
展開 cf/peek復合材料性能
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測試項目 Item
單位Unit
單向預浸料層壓0°鋪層， 0 °測試Unidirectional prepreg laminated at 0° paving， 0° test.
單向預浸料層壓板0/90°鋪層，Unidirectional prepreg laminate 0 °90 °paving
雙向編織預浸料層壓板Bidirectional braided prepreg laminate
測試標準，Testing Standard
碳纖維質量含量Carbon Fiber Mass Content
%
66
66
60
ASTM D3529
密度,Density
g/cm3
1.59
1.58
1.55
ASTM D792
硬度（HRE）,Hardness
/
105
104
102
ASTM D785
拉伸強度,Tensile Strength
MPa
2200
880
700
ASTM D3039
拉伸模量,Tensile Modulus
GPa
130
73
70
ASTM D3039
彎曲強度,Flexural Strength
MPa
2000
1400
900
ASTM
展開 CF/PEEK復合材料—江蘇君華特塑
CF/PEEK復合材料—江蘇君華特塑
連續CF/PEEK碳纖維熱塑性復合材料
根據現今市場的需求，與熱固性樹脂基復合材料相比，熱塑性復合材料具有高韌性、高抗沖擊和損傷容限、無限預浸料存儲期、成型周期短、生產效率高、易修復、廢品可回收再利用等眾多優點。熱固性復合材料往往存在成型周期長、沖擊韌性差、預浸料存放時間短、不能重復使用、局部損傷難于修復等一系列缺點，所以，人們在逐漸認識到熱塑性復合材料的獨特優點后，熱塑性聚合物復合材料備受國內外研究人員的關注，尤其是金字塔頂端的航空、航天用高性能熱塑性樹脂基復合材料，如聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亞胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）等。
1、良好的斷裂延伸率和斷裂韌性
PEEK作為高性能熱塑性聚合物的代表，其斷裂韌性可達2.0 KJ/m，是環氧樹脂的20倍。
2、優異的抗分層能力和抗疲勞性
PEEK有著較好的耐沖擊性，它是耐熱樹脂中耐沖擊性較好的一種。同時PEEK的剛性大，尺寸穩定性好，線脹系數較小，具有優異的長期抗蠕變和抗疲勞特性。
3、優異的抗化學腐蝕性
PEEK的抗化學腐蝕性極優，對酸、堿及幾乎所有的有機溶劑都有很強的抗腐蝕能力，只在高溫時被鹵素和強酸腐蝕，在常溫下只溶于濃硫酸。
4、優異耐濕熱性能
PEEK吸濕率低，耐濕熱性能好，高溫高濕下仍能保持良好的力學性能，此外耐水解性突出，低吸濕性和滲透性，耐蒸汽、水和海水。
5、優異的滑動磨損和微動磨損
PEEK能在 250 ℃下保持高耐磨性和低摩擦因數。
6、生物相容性
有研究表明，以短碳纖維增強PEEK作為假體材料植入動物體內，其細胞毒性小，符合醫學植入材料的細胞毒性指標，有良好的血液相容性和組織相容性。
7、透X光
PEEK具有良好的透射性能，不產生如金屬植入體在X射線、CT檢查下形成的偽影，便于患者在醫療等方面的檢查等。
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