發(fā)布時(shí)間：2021-01-31 02:05

　　采用碳納米管對環(huán)氧樹脂體系以及碳纖維進(jìn)行改性處理,得到四種試樣,即CNTs-00 （不添加碳納米管）、CNTs-01 （碳納米管與活性分子預(yù)反應(yīng)）、CNTs-02 （碳納米管與樹脂體系直接混合）、CNTs-03 （碳纖維表面生長碳納米管）。采用視頻接觸角測量儀以及界面性能測試儀對樹脂浸漬國產(chǎn)T800S碳纖維單絲形成的微球形態(tài)、微球與纖維的界面接觸角及界面剪切強(qiáng)度（IFSS）等進(jìn)行了分析表征;同時(shí)采用模壓法制備了復(fù)合材料單向板,從宏觀尺度表征了其層間剪切強(qiáng)度（ILSS）。結(jié)果表明,與CNTs-00相比,CNTs-01的樹脂界面浸潤性以及復(fù)合材料IFSS有了較大提高,接觸角減小了3.1°,IFSS提高了12.7%,ILSS提高了9%;CNTs-02的樹脂界面浸潤性略有降低,接觸角增大了0.9°,IFSS降低了8.6%,ILSS與CNT–00基本相同;CNTs-03的界面浸潤性降低,浸潤角增大了4.5°,IFSS降低了5.7%,ILSS降低了11.5%。 

【文章來源】：工程塑料應(yīng)用. 2020,48(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

IFSS測試原理

以光學(xué)視頻接觸法測量原理為基礎(chǔ),測定四種不同碳納米管處理方式下纖維與樹脂基體靜態(tài)界面接觸角,其光學(xué)照片如圖2所示,測得的接觸角均值及離散系數(shù)見表1。從圖2以及表1可以看出,通過四種不同的處理方式,纖維與樹脂基體形成的接觸角均小于90°,表明纖維與樹脂的浸潤性均較好。極性碳納米管的加入可以降低液體(樹脂體系或混合液)的表面張力,液體的表面張力越小,在固體(纖維)上的接觸角越小,表明對纖維的浸潤性越好[11]。CNTs-01中樹脂與纖維的界面接觸角均值小于CNTs-00,減小了3.1°。CNTs-01中碳納米管經(jīng)過與活性稀釋劑的預(yù)反應(yīng),較均勻地分散于樹脂中,但仍不可避免地存在團(tuán)聚現(xiàn)象,故其接觸角的離散系數(shù)要高于CNTs-00。CNTs-02中碳納米管可能出現(xiàn)嚴(yán)重團(tuán)聚,導(dǎo)致所測試樣中碳納米管分散程度不同,同時(shí)影響了樹脂與纖維的界面接觸,故界面接觸角均值與CNTs-00相近,僅增加了0.9°,但離散系數(shù)較大。表1 纖維與樹脂靜態(tài)界面接觸角測量結(jié)果 項(xiàng) 目 CNTs-00 CNTs-01 CNTs-02 CNTs-03 試樣數(shù)量/個(gè) 10 10 10 10 接觸角均值/(°) 39.5 36.4 40.4 44 離散系數(shù)/% 0.14 1.7 2.1 3.1

圖3為IFSS測試前后樹脂微珠的形態(tài)(對比樣CNTs-00與其它三個(gè)類似,故未列出光學(xué)照片)。從圖3可以觀察到,纖維和微球均未破壞,但隨著纖維的移動(dòng),微珠進(jìn)行了明顯的滑移。這表明微球的脫粘發(fā)生在纖維與之接觸的界面,因此所測得的IFSS可以有效表征樹脂與纖維界面的粘結(jié)狀態(tài)。利用微珠脫粘法測試環(huán)氧樹脂/纖維單絲復(fù)合材料界面強(qiáng)度,對載荷峰值數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合,假設(shè)界面剪切載荷與樹脂包埋長度呈線性關(guān)系,所擬合的直線斜率即為樹脂與纖維的IFSS[13],結(jié)果見表2。由表2可以看出,CNTs-01中纖維與樹脂的IFSS為85.4 MPa,相較于CNTs-00提高了12.7%。羧基化碳納米管可參與環(huán)氧樹脂的交聯(lián)反應(yīng),對復(fù)合材料的環(huán)氧界面層有增強(qiáng)作用,提高了基體與纖維之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3010012