“龜裂”TiO2納米纖維片的可控制備及其對(duì)復(fù)合材料層間斷裂韌性的影響.pdf

1、層間性能薄弱是制約復(fù)合材料層合板在高負(fù)載條件下應(yīng)用的瓶頸因素之一。本課題制備出一種呈“龜裂”狀的無(wú)機(jī)納米纖維片，這種形態(tài)的納米纖維片具有比表面積大，空間自由度高和片狀多孔多縫隙的特點(diǎn)。本課題探索了能夠穩(wěn)定可控地制備“龜裂”狀的TiO2納米纖維片的工藝參數(shù)，以玻璃片為收集基體，以PVAc/TiO2作為前驅(qū)體溶液進(jìn)行紡絲，高溫煅燒除去其中的PVAc成分，制備出沉積在玻璃片上的龜裂狀TiO2納米纖維片。實(shí)驗(yàn)分析了TiO2溶膠液濃度，靜電紡絲電

2、壓強(qiáng)度，蒸汽處理時(shí)間和紡絲時(shí)間、煅燒溫度等對(duì)于龜裂片的纖維結(jié)構(gòu)和龜裂狀態(tài)的影響，統(tǒng)計(jì)了龜裂片的大小和裂痕區(qū)域的百分比。研究了各紡絲工藝參數(shù)對(duì)最終形成的龜裂狀TiO2納米纖維片形貌的影響。較低濃度的TiO2溶膠液不能夠進(jìn)行紡絲，20.8％濃度的TiO2溶膠液是紡絲的適宜濃度。紡絲電壓為25kV時(shí)可以得到纖維狀態(tài)良好，龜裂膜面清晰的纖維膜。紡絲時(shí)間越長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)高溫煅燒得到的龜裂纖維膜的平均龜裂區(qū)塊的面積越大，裂縫區(qū)域面積百分率越大，且薄膜較薄

3、時(shí)不發(fā)生龜裂。蒸汽熏蒸時(shí)間越長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)煅燒后的到的龜裂片受約束程度越高。研究了隨著煅燒溫度的升高，龜裂形貌的發(fā)展趨勢(shì)，并用多種測(cè)試手段（TG-DSC、FTIR和XRD）輔助進(jìn)行研究。
　　本課題還對(duì)改性后和未改性的復(fù)合材料層間斷裂韌性GIC的值進(jìn)行了測(cè)試。探索了能使龜裂納米纖維片在玻纖布表面穩(wěn)固附著的方法，實(shí)驗(yàn)證明，在紡絲前對(duì)接收玻纖布表面涂覆多元酯溶液，接收完成后對(duì)其進(jìn)行水蒸氣熏蒸處理的方法可以獲得在玻纖布表面有良好的附著力的龜裂

4、纖維片，之后的微觀形貌分析也證明了該種處理方法得到的龜裂纖維片可以承受樹(shù)脂流動(dòng)的沖擊作用。通過(guò)真空導(dǎo)入工藝制備出中間層含有表面沉積有龜裂納米纖維片的玻纖布的層合板，并對(duì)材料的層間斷裂韌性GIC的值進(jìn)行了測(cè)試，與層間未含有龜裂納米纖維片的空白樣相比，層間含有紡絲3h得到的龜裂TiO2納米纖維片增韌的復(fù)合材料層合板的平均GIC提高了92.07％，并對(duì)其斷裂面的形貌做了分析。本課題還分析了空白試樣和改性試樣的裂紋傳播路徑，空白試樣的斷裂面相對(duì)