高性能碳纖維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的增韌技術(shù)及原理.pdf

1、本文的工作主要分為兩部分，第一部分是采用靜電紡絲法制備碳纖維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料增韌用的熱塑性樹脂納米纖維無紡膜并測(cè)試其物理機(jī)械性能，第二部分是應(yīng)用熱塑性納米纖維無紡膜和基體樹脂預(yù)浸料以熱壓罐法制備碳纖維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料層合板并測(cè)試其性能、研究其增韌機(jī)理。
　　 第一部分工作中，首先以N，N-二甲基甲酰胺（DMF）為溶劑，采用高壓靜電紡絲法制備了面密度分別為10g/㎡、15g/㎡、20g/㎡的聚芳醚酮（PEK-C）納米纖維無紡膜，并研究了其

2、工藝條件。適宜條件下得到的產(chǎn)品纖維直徑分布較窄，在300-600nm；面密度15g/㎡的無紡膜的斷裂強(qiáng)度為0.35-0.39 N·㎡/g。其次，在以上實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以三氯甲烷及四氯乙烷的混合液為溶劑，制備了聚醚酰亞胺（PEI）超細(xì)纖維無紡膜，其微觀形貌良好，纖維直徑分布較窄。
　　 第二部分工作中，分別以不同面密度的聚芳醚酮和聚醚酰亞胺為增韌材料，以T800環(huán)氧樹脂預(yù)浸料為基體材料制備了復(fù)合材料層合板，隨后測(cè)試其拉、壓、彎、剪等各

3、項(xiàng)力學(xué)性能，特別是其沖擊后壓縮強(qiáng)度（CAI），用掃描電鏡等方法表征并研究了其增韌機(jī)理。結(jié)果表明，經(jīng)納米纖維無紡膜增韌后，復(fù)合材料的CAI值從157.34Mpa升至359.37Mpa，達(dá)到了其原來的228.4％，而其他力學(xué)性能基本未受到影響。微觀分析表明：納米纖維膜與環(huán)氧樹脂在復(fù)合材料層間形成了典型的熱塑-熱固海島相結(jié)構(gòu)，熱塑性樹脂體積含量為64％。這種典型的相結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙裂紋在層間的擴(kuò)展，并逐級(jí)分解裂紋和吸收能量，此過程可以大幅度提高復(fù)合