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1、.高性能有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的界面性能研究201001130606高同舜...高性能有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的界面性能研究摘要：為了改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維、芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能，本文從樹脂基體入手，依據(jù)相似相容原理和纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開發(fā)出兩種新型熱固性樹脂—PCH樹脂和AFR樹脂，分別用作UHMWPE纖維復(fù)合材料和芳綸復(fù)合材料的基體，以未經(jīng)表面處理的纖維作增強(qiáng)材料，采用熱壓成型法制備了UHMWPE纖維/PCH和芳綸/AFR復(fù)合材料，并通過測定接觸角、層間剪切強(qiáng)度(ILSS)、橫向拉伸強(qiáng)度和掃描電鏡觀察形貌等方法研究了復(fù)合材料的界面粘結(jié)性
2、能。結(jié)果表明：UHMWPE纖維和PCH樹脂澆注體的溶度參數(shù)相近，PCH樹脂溶液在UHMWPE纖維表面的接觸角為15.6°，說明對其具有良好的浸潤性；UHMWPE/PCH復(fù)合材料的ILSS和單絲拔出強(qiáng)度分別為42.6MPa和21.8MPa，均遠(yuǎn)大于UHMWPE/環(huán)氧樹脂(EP)復(fù)合材料的相應(yīng)強(qiáng)度，掃描電鏡分析也表明UHMWPE纖維增強(qiáng)PCH樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的界面粘結(jié)性能。AFR樹脂溶液與芳綸纖維的接觸角為42.8°，而EP與芳綸的接觸角為68°，說明AFR樹脂對芳綸的潤濕性優(yōu)于EP；芳綸/AFR復(fù)合材料的ILSS、橫向拉伸強(qiáng)度和縱向拉伸強(qiáng)度分別為74.6MPa、2
3、5.3MPa、2256MPa，比芳綸/EP復(fù)合材料的相應(yīng)強(qiáng)度分別提高了28.7%、32.5%和13.4%，其復(fù)合材料破壞面的形貌也說明芳綸與AFR樹脂之間的界面粘結(jié)性能較好。Abstract:InordertoimprovetheinterfacialadhesionofUHMWPEfiberandaramidfiberreinforcedpolymermatrixcomposites,twonewthermosettingresinsystems(PCHandAFR)havebeendevelopedaccordingtolawofsimilarmutualsolu
4、bilityandthestructuralcharacteristicsoffibers.TheadhesionpropertiesofUHMWPEfiber/PCHandaramid/AFRcompositeswereinvestigatedbythemethodsofthecontactangle,interlaminarshearstrength,transversetensilestrengthandscanningelectroncroscopyetc.Testresultsshowthatastronginteractionoccursbetweenfi
5、bersandthematrixduetothestructuralandpolarsimilarity.InthecaseofslightifferencebetweensolubilityparametersofUHMWPEfiberandcuredPCHresin,itisfoundthatthewettabilityofPCHresinonsurfaceofthefibercanbeimprovedandUHMWPE/PCHcompositehasexcellenttransversetensilestrength,interlaminarshearstren
6、gthandthepull-outstrengthtogetherwiththeoutstandinginterfacialbondproperty.Thecontactangle(42.8°)betweenAFRresinandaramidfiberissmallerthanthecontactangle(68°)betweentheepoxyresin(EP)andaramidfibers.Therefore,theAFRresinhadbetterwettabilitywiththearamidfibers.Thenterlaminarshearstrength
7、,transversetensilestrengthandlongitudinaltensiletrengthofaramid/AFRcompositearerespectively74.6MPa,25.3MPaand2256MPa,increasingby28.7%,32.5%and13.4%respectivelycomparedwitharamidfibers/EPcomposite.AccordingtotheSEMphotographofaramidfibers/AFRcomposite,AFRresinhadgoodinterfacebo
