【摘 要】
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本文的工作主要分为两部分,第一部分是采用静电纺丝法制备碳纤维结构复合材料增韧用的热塑性树脂纳米纤维无纺膜并测试其物理机械性能,第二部分是应用热塑性纳米纤维无纺膜和
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本文的工作主要分为两部分,第一部分是采用静电纺丝法制备碳纤维结构复合材料增韧用的热塑性树脂纳米纤维无纺膜并测试其物理机械性能,第二部分是应用热塑性纳米纤维无纺膜和基体树脂预浸料以热压罐法制备碳纤维结构复合材料层合板并测试其性能、研究其增韧机理。第一部分工作中,首先以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用高压静电纺丝法制备了面密度分别为10g/m~2、15g/m~2、20g/m~2的聚芳醚酮(PEK-C)纳米纤维无纺膜,并研究了其工艺条件。适宜条件下得到的产品纤维直径分布较窄,在300-600nm;面密度15g/m~2的无纺膜的断裂强度为0.35-0.39 N·m~2/g。其次,在以上实验基础上,以三氯甲烷及四氯乙烷的混合液为溶剂,制备了聚醚酰亚胺(PEI)超细纤维无纺膜,其微观形貌良好,纤维直径分布较窄。第二部分工作中,分别以不同面密度的聚芳醚酮和聚醚酰亚胺为增韧材料,以T800环氧树脂预浸料为基体材料制备了复合材料层合板,随后测试其拉、压、弯、剪等各项力学性能,特别是其冲击后压缩强度(CAI),用扫描电镜等方法表征并研究了其增韧机理。结果表明,经纳米纤维无纺膜增韧后,复合材料的CAI值从157.34Mpa升至359.37Mpa,达到了其原来的228.4%,而其他力学性能基本未受到影响。微观分析表明:纳米纤维膜与环氧树脂在复合材料层间形成了典型的热塑-热固海岛相结构,热塑性树脂体积含量为64%。这种典型的相结构会阻碍裂纹在层间的扩展,并逐级分解裂纹和吸收能量,此过程可以大幅度提高复合材料的层间韧性,其外在表现就是复合材料的冲击后压缩强度大幅度提高。
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