碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer:CFRP）因其高比強(qiáng)度,高比模量,材料可設(shè)計(jì)性等優(yōu)良性能被廣泛用于航空航天領(lǐng)域。熱固性環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的機(jī)械性能和耐熱性,因此常被用作CFRP復(fù)合材料的基體。然而,由于熱固性樹(shù)脂固化后具有高度交聯(lián)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),使得熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料呈現(xiàn)較低的斷裂韌性,易產(chǎn)生分層損傷。因此,在保證其他性能的條件下,實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料增韌改性具有重要的研究意義及廣闊的應(yīng)用前景。本文基于熱壓成型工藝,選用熱塑性酚酞基聚醚酮（Polyaryletherketone with Cardo:PEK-C）薄膜層間增韌碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料（T700/6240）層合板。通過(guò)設(shè)定不同固化時(shí)間,結(jié)合I型層間斷裂韌性(G_IC)測(cè)試和掃描電子顯微鏡（SEM）探究了PEK-C層間增韌復(fù)合材料層合板固化工藝-結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系;并引入納米相（納米SiO₂,碳納米管）,制備納米相/PEK-C復(fù)合薄膜,層間改性復(fù)合材料,通過(guò)I型層間斷裂韌性測(cè)試、三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)和層間剪切實(shí)驗(yàn)表征其宏觀韌性和面內(nèi)力學(xué)性... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1層間增韌方式[23]

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文3的增韌效果。如圖1-2所示[24]，通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的I型斷裂形貌進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)橡膠顆粒的存在鈍化了裂紋尖端，引起裂紋擴(kuò)展路徑偏折，同時(shí)可以看到大量的橡膠顆粒呈撕裂狀，這使得能量吸收水平驟增，復(fù)合材料的層間韌性得到優(yōu)化。圖1-2橡膠顆粒改性層壓板I型層間斷裂表面SEM圖[24]Bull等[25]通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試和超聲波C掃描研究了顆粒增韌在提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊損傷性能中的作用，發(fā)現(xiàn)顆粒增韌可以使材料的低速抗沖擊性能提高兩倍至四倍不等。另外，作者利用同步輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（SRCT）在顆粒增韌體系中檢測(cè)到不同的增韌機(jī)制，如顆粒-樹(shù)脂剝離、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋連等，并且量化了各種增韌機(jī)制在不同材料體系中的相對(duì)影響，為復(fù)合材料損傷的評(píng)估和量化提供了新方法。Hsiao[26]發(fā)現(xiàn)顆粒分布均勻性是區(qū)分層間增韌后復(fù)合材料層壓板CAI高低的關(guān)鍵因素。高CAI值的層壓板具有均勻且更致密的顆粒分布，如圖1-3（a）所示[26]，而低CAI層壓板層間的顆粒分布非常不均勻，如圖1-3（b）所示[26]。圖1-3高低CAI值復(fù)合材料層壓板的顆粒整體分布圖[27]（a）高CAI值（b）低CAI值高峰等[27]采用熱塑微米顆粒對(duì)HT7/5228和HT3/NY9200G兩種高溫固化環(huán)氧基復(fù)合材料層壓板進(jìn)行層間增韌，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相比于未增韌試樣，兩種層間增韌復(fù)合材料

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文3的增韌效果。如圖1-2所示[24]，通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的I型斷裂形貌進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)橡膠顆粒的存在鈍化了裂紋尖端，引起裂紋擴(kuò)展路徑偏折，同時(shí)可以看到大量的橡膠顆粒呈撕裂狀，這使得能量吸收水平驟增，復(fù)合材料的層間韌性得到優(yōu)化。圖1-2橡膠顆粒改性層壓板I型層間斷裂表面SEM圖[24]Bull等[25]通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試和超聲波C掃描研究了顆粒增韌在提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊損傷性能中的作用，發(fā)現(xiàn)顆粒增韌可以使材料的低速抗沖擊性能提高兩倍至四倍不等。另外，作者利用同步輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（SRCT）在顆粒增韌體系中檢測(cè)到不同的增韌機(jī)制，如顆粒-樹(shù)脂剝離、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋連等，并且量化了各種增韌機(jī)制在不同材料體系中的相對(duì)影響，為復(fù)合材料損傷的評(píng)估和量化提供了新方法。Hsiao[26]發(fā)現(xiàn)顆粒分布均勻性是區(qū)分層間增韌后復(fù)合材料層壓板CAI高低的關(guān)鍵因素。高CAI值的層壓板具有均勻且更致密的顆粒分布，如圖1-3（a）所示[26]，而低CAI層壓板層間的顆粒分布非常不均勻，如圖1-3（b）所示[26]。圖1-3高低CAI值復(fù)合材料層壓板的顆粒整體分布圖[27]（a）高CAI值（b）低CAI值高峰等[27]采用熱塑微米顆粒對(duì)HT7/5228和HT3/NY9200G兩種高溫固化環(huán)氧基復(fù)合材料層壓板進(jìn)行層間增韌，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相比于未增韌試樣，兩種層間增韌復(fù)合材料

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳纖維和SiO2納米顆粒增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的壓縮性能[J]. 方奕欣,陳蔚,蔣震宇,湯立群,劉逸平,劉澤佳,周立成.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2019(06)
[2]碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料性能研究[J]. 權(quán)開(kāi)玉.  橡塑技術(shù)與裝備. 2019(02)
[3]無(wú)機(jī)納米粒子在環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性中的應(yīng)用[J]. 王慧,王秀玲,丁著明.  熱固性樹(shù)脂. 2018(06)
[4]碳納米管薄膜增強(qiáng)復(fù)合材料Ⅰ型斷裂韌性研究[J]. 張遠(yuǎn),于妍妍,何靜宇,徐小魁,趙新洛,呂衛(wèi)幫.  炭素技術(shù). 2018(04)
[5]PEK-C膜層間增韌碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的力學(xué)性能[J]. 姚佳偉,劉夢(mèng)瑤,牛一凡.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2019(05)
[6]酸化石墨烯改性環(huán)氧樹(shù)脂及其碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能研究[J]. 于倩倩,陳剛,鄭志才,崇琳,王志遠(yuǎn),王啟芬,王忠,吳忠泉.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2018(05)
[7]多壁碳納米管在國(guó)產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料中應(yīng)用[J]. 鄭志才,王尚,田雅萍,陳艷,孫士祥,王強(qiáng),孟祥武,韓軍慧.  工程塑料應(yīng)用. 2018(05)
[8]超薄T700/環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸料力學(xué)性能研究及微觀結(jié)構(gòu)表征[J]. 姚佳偉,賈紫嬌,牛一凡.  塑料工業(yè). 2017(11)
[9]納米SiO2-端羧基丁腈橡膠改性水性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備及性能[J]. 周浩然,毛珊珊.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2018(06)
[10]增強(qiáng)增韌的環(huán)氧樹(shù)脂/二氧化硅納米復(fù)合材料的制備與研究[J]. 朱德智.  塑料工業(yè). 2017(06)

博士論文
[1]復(fù)合材料層板層間微/納米顆粒增韌機(jī)理研究[D]. 徐豐.西北工業(yè)大學(xué) 2016
[2]幾種含碳納米管復(fù)合體系的制備、表征及相關(guān)應(yīng)用研究[D]. 唐艷.中南大學(xué) 2012
[3]納米顆粒改性環(huán)氧樹(shù)脂的斷裂行為及其和纖維的界面性能研究[D]. 湯龍程.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]納米氧化鋁/酚酞聚芳醚酮/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備及其性能研究[D]. 沈志軍.北京化工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2979158