連續碳纖維熱塑性復合材料海洋領域應用 海洋工程新提升

復合材料的耐腐蝕性主要是指在以下幾種環境中的性能表現：一是在高濕度環境中的表現，如受到淡水或海水這類液體的浸泡;二是在化學介質，如酸、堿、鹽、有機化學試劑這類環境中的表現;三是處于高溫有氧環境下的表現。那海洋領域中就是長期在海水液體中浸泡接觸下的材料性能表現。

海水腐蝕的原因

在海水接觸應用中的纖維復合材料中，被腐蝕的原因主要是海水內的水份及其它介質會通過界面縫隙滲進復合材料內與之發生一系列物理和化學作用，一方面使機體樹脂發生溶脹，導致大分子結構間距增大;另一方面，水及其它液體介質滲入界面相的微裂紋內會使其擴展，從而在纖維與基體的界面上產生內應力，減弱纖維與基體間的粘結力，導致復合材料的強度和耐腐蝕性能下降。

而且，酸、堿、鹽這類有機溶劑對復合材料的影響更快也更加明顯，當化學介質向碳纖維復合材料內部進行滲透、擴散時，會發生溶降解及氧化等一系列的化學反應。這些化學反應不僅會對復合材料的性能有負面影響，還會引發表面的一系列變化，比如失去光澤、變色、起泡、裂紋、纖維裸露等。

在進行樹脂改進后，采用熱塑性樹脂就更好的提升了整體的耐腐蝕性，耐海水腐蝕。

連續碳纖維熱塑性復合材料的耐腐蝕性剖析

連續碳纖維熱塑性復合材料在很大程度上提升了耐海水腐蝕的性能優勢，我們從增強體碳纖維與基體聚醚醚酮復合材料來看。

(碳纖維分子結構)

碳纖維絲束本身就具有非常好的耐海水腐蝕性。我們采用的聚丙烯腈纖維T700 12K內部的碳元素純度高，內部雜質少，在跟海水接觸中，不容易被滲透。此外碳纖維內部呈現出結晶結構，內部碳元素以高度有序的晶格結構排列，形成了覆蓋表面的層狀結構。這種結晶結構增加了碳纖維表面的致密性和均勻性，也降低了海水中腐蝕介質滲透的可能性。并且采用的是長纖連續碳纖維，纖維上的孔洞裂紋都少，這也使得碳纖維本身就不容易受到外界環境的侵蝕。

(聚醚醚酮分子結構)

聚醚醚酮(PEEK)是一種高性能工程塑料，它的化學結構穩定，在各種惡劣條件下都有著優異的性能，包括對海水腐蝕的抗性較強。PEEK在海水中具有良好的抗腐蝕性能，可以長期使用而不易出現裂紋、龜裂和降解等問題�？此鼉炔康姆肿咏Y構和化學性質就能明白。

聚醚醚酮(PEEK)的分子中包含著醚和酮的鍵合結構，這種鍵合結構賦予了PEEK優異的化學穩定性。PEEK分子內部的醚鍵和酮鍵都具有較高的鍵能，使得PEEK在大多數化學物質中都不易發生化學反應。這種化學穩定性使得PEEK能夠很好地抵抗各種腐蝕介質的侵蝕，包括海水中的鹽類和無機物質。

包括PEEK分子中的苯環結構也為其耐腐蝕性提供了一定的保護作用。苯環結構具有很高的穩定性和惰性，可以降低PEEK與各種化學物質之間的反應性，從而提高其耐腐蝕性能。

另外PEEK的分子高結晶度和高結晶溫度也對其耐腐蝕性起到了一定的促進作用。高結晶度使得PEEK材料具有較高的密實度和抗滲透性，使得腐蝕介質難以滲入材料內部，從而減緩了腐蝕的發展。高結晶溫度則使得PEEK在高溫環境下也能保持較好的耐腐蝕性能。

那兩者材料復合后的連續碳纖維熱塑性聚醚醚酮復合材料也同樣具有耐海水腐蝕、耐強酸強堿的性能，這樣的材料制作的產品在海洋環境使用環境工況下，吸水率較慢，腐蝕介質并不會進入材料內部，再通過表面涂覆防水涂層，在海洋領域應用中就大放異彩。

除此之外，連續碳纖維熱塑性聚醚醚酮復合材料在海洋領域應用中，還能防止海洋生物污損。在一定程度上降低了藤壺、管蟲、苔蘚蟲、貽貝和藻類帶來的污損影響，節省了人力物力。相較于傳統金屬以及傳統環氧樹脂復合材料帶來了更多可能性。