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连续纤维增强树脂基复合材料是一类可替代金属、木质的结构性材料,具有轻量化、耐热性好、耐腐蚀性、易加工成型等优势,被广泛应用于体育、汽车、电子、航空航天等领域。近年来,由于对复合材料提出冲击损伤容限、产品设计自由度和绿色环保可回收等更高的要求,研究和开发高性能热塑性树脂基纤维增强复合材料显得尤为重要。聚芳醚腈(PEN)是分子链含有大量苯环和强极性氰基的高分子化合物,具有高强度、高模量、高热稳定性、阻燃性好等特点。因为双酚A型PEN既具有较好的溶液加工性又具有良好的熔融加工性,被选作热塑性树脂基体,再结合性能突出且价格低廉的连续玻璃纤维(GF),采用预浸渍结合热压成型工艺制备连续纤维增强的聚芳醚腈复合材料。主要研究内容概述如下:通过PEN稀溶液对预处理的GF进行预浸渍,干燥后得到PEN/GF初期预浸料,同时,采用流延成膜法制备厚度均匀的PEN薄膜,将PEN薄膜与初期预浸料铺覆层叠,热压成型制备PEN/GF复合层压板。探索成型工艺条件对复合层压板性能的影响。具体通过对复合层压板的断面形貌、宏观力学性能及动态热机械强度等测试表征进行监测。在明确影响连续纤维增强PEN复合材料性能的关键因素的同时,确定成型工艺条件。随后,技术性的引入功能纳米粒子(纳米钛酸钡粒子(BT)),结合上文中的工艺条件制备不同纳米粒子含量的PEN/BT/GF复合材料,利用“微纳组合”效应改善复合材料在载荷条件下的应力传输方式,改善其宏观力学强度;同时,借助纳米粒子的二次分散机制,改善树脂基体与纤维间的界面结合作用,从微观尺度改善复合材料的结构强度和综合性能。通过力学测试发现,随着BT含量的增加,复合材料的弯曲强度逐渐增大,当BT含量为10 wt%时,其模量高达19.5 GPa,玻璃化转变温度(T_g)能够保持在185-190 ~oC且具有十分优异的热稳定性;并且,BT的加入增大了复合材料的介电常数,降低了介电损耗,为实现复合材料结构-功能一体化提供基础数据。为进一步改善纳米粒子在热塑性树脂基体中的分散性和稳定性,本部分工作采用化学接枝的方式对BT进行表面氰基化改性,制得BT@CN粒子,再通过二次分散方式将其引入至连续纤维增强PEN复合体系中。通过复合材料的热稳定性及力学强度进行评价,结果表明改性后的纳米粒子是通过改善增强粒子与树脂基体间的界面相容性,诱导增强热塑性树脂基体与连续纤维间的界面粘接性,进而显著改善了复合材料体系的综合性能。同时,改性纳米粒子的添加量对复合体系性能的影响作用同样明显。