直接复合压缩成型短碳纤维增强热塑性板材的低速冲击性能研究及其工程应用意义

《Polymer Composites》：Low-Velocity Impact of Short Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Sheet by Direct Composite Compression Molding

本研究针对直接复合压缩成型(DCCM)工艺制备的短碳纤维增强热塑性塑料(SCFRTP)低速冲击性能研究空白，系统探讨了不同纤维含量(10-40?wt%)试样的冲击响应规律。结果表明：纤维含量提升可显著增强材料承载能力(6382-14,529?N)并减小中心位移(4.83-3.95?mm)，其中40%纤维含量试样能量吸收占比达68.3%，为DCCM工艺在工程领域的应用提供了重要实验依据。

　　

与传统制造工艺相比，采用直接复合压缩成型(DCCM)工艺制备短碳纤维增强热塑性塑料(SCFRTP)不仅能提升材料成型效率，还能有效保持其力学性能。目前针对DCCM工艺制备的SCFRTP板材在低速冲击条件下的性能研究尚属空白。本文通过DCCM工艺制备了不同纤维含量(10、20、30和40?wt%)的SCFRTP试件，并采用落锤冲击实验系统研究了这些板材在不同冲击能量(8、10、15和20?J)下的低速冲击响应与损伤形态。

实验发现纤维含量对复合材料的承载能力、能量吸收能力和损伤破坏形式均产生显著影响。随着纤维含量增加，试件的最大承载能力从6382?N提升至14,529?N，而最大中心位移则从4.83?mm降低至3.95?mm。特别值得注意的是，含40%纤维的试样可承受高达14,529?N的冲击载荷，其能量吸收占比达到总能量的68.3%。本研究结论将为SCFRTP直接复合压缩成型技术在实际工程中的应用提供重要实验支撑，进而推动相关领域的深入探索与技术推广。

关于利益冲突，作者声明不存在任何利益冲突。