基于復相體系的層狀化增韌復合材料研究.pdf

1、碳纖維增強樹脂基復合材料層合板的一個主要缺陷是抗沖擊損傷性能較差,其原因主要是層間的樹脂韌性不足,遭受低速沖擊時容易發(fā)生分層損傷.針對這種現(xiàn)象提出的interleaf增韌方法可以有效改善層合板的沖擊阻抗,但是引入額外的增韌層造成纖維體積含量降低,削弱了材料的比強度和比模量.航空工業(yè)中廣泛應用的熱塑性樹脂增韌環(huán)氧基體本質上是一種熱固/熱塑復相體系.根據益小蘇教授關于"離位"(Ex-Situ)復合的思想,通過對平面相互接觸的熱固、熱塑相在固

2、化過程中的相互擴散和遷移行為的研究,發(fā)現(xiàn)兩種成分可以在對方本體內形成某種濃度梯度,從而在隨后由固化反應引發(fā)的分相和相反轉過程中形成熱固性連續(xù)相和熱固/熱塑雙連續(xù)相相間的層狀相結構.基于這一結果,首先提出了對碳纖維復合材料層合板的層狀化增韌方法,即在熱固性預浸料鋪層間引入可溶于熱固性基體樹脂的熱塑性增韌層,利用固化過程中熱固性成分向熱塑性增韌層內的滲透,在層合板最薄弱的層間部位——即碳纖維鋪層間,形成以熱塑性樹脂為連續(xù)相的雙連續(xù)結構,而鋪

3、層內部的成分保持不變.經層狀化增韌,熱固性基體復合材料的抗沖擊損傷性能得到顯著提高,同時原有的靜態(tài)力學性能基本上沒有受到影響.固化后,增韌層已經與基體樹脂成為一體,因此不會造成纖維體積含量的降低.處理過的預浸料具有良好的鋪覆性和適當?shù)氖指叙ば?便于鋪貼操作,工藝性良好.對層合板在沖擊過程中分層損傷產生和發(fā)展過程的研究表明,層狀化增韌處理可以有效地抑制層間分層損傷.特別是僅針對最薄弱的幾個層間進行的增韌,即能明顯改善材料的抗沖擊性能,為增