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芳纶纤维复合材料界面粘结性能的研究

赖娘珍  
【摘要】:为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,从研究树脂基体着手,根据芳纶纤维的结构特点,设计合成了一类对芳纶纤维具有良好浸润性的新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,采用层压成型工艺制备了芳纶/AFR复合材料,从AFR树脂和芳纶纤维的表面能、AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角、单向复合材料的层间剪切强度、横向拉伸性能、破坏断面形貌等方面评价了AFR树脂与芳纶纤维之间的界面粘结性能,并测定了复合材料的力学性能、吸水性能和湿热性能,结果表明:芳纶/AFR复合材料力学性能好、吸水率较小、耐湿热性良好;AFR树脂与E-51环氧树脂(EP)的表面张力均随着温度的升高而降低,且AFR树脂的表面张力要明显低于EP树脂的表面张力;通过悬滴法测得3 芳纶纤维的表面能为38.4 mN/m,与AFR树脂的表面张力相近;AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,明显低于EP树脂溶液与芳纶的接触角(68°),说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料层间剪切强度和横向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了20%和32.5%,说明芳纶/AFR的界面粘结性能明显高于芳纶/EP;从芳纶/AFR复合材料破坏断面的SEM图可知,芳纶/AFR复合材料的失效形式为界面和树脂基体的组合破坏,表明芳纶与AFR树脂间的界面粘结性能较好。


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