聚醚砜多孔纖維網(wǎng)紗層間增韌碳纖維/環(huán)氧復合材料的性能

碳纖維/環(huán)氧(CF/EP)復合材料具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕、可設計性強等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于航空航天、風(fēng)力發(fā)電和軌道交通等領(lǐng)域 目前，CF/EP復合材料主要用預浸料/熱壓罐工藝制備，成本高、工藝流程長(cháng)、設備投資大[1] 以真空輔助樹(shù)脂灌注成型(VARI)為代表的液體成型工藝，原材料不需要低溫儲存，模具投資小，還能實(shí)現大型復雜結構的整體成型，是復合材料低成本化制備的主要方向之一[2] 同時(shí)，CF/EP復合材料多為層合板結構，層間只依靠環(huán)氧樹(shù)脂起到粘結和傳遞載荷的作用，而環(huán)氧樹(shù)脂固化后質(zhì)脆、韌性差，使復合材料的層間韌性差且容易發(fā)生分層損傷[3~5] 因此，改善CF/EP復合材料的層間韌性是目前的研究重點(diǎn)之一 研究表明，將熱塑性樹(shù)脂等增韌組分[6]以顆粒[7,8]、薄膜[9]或纖維網(wǎng)紗[10~12]等結構形式引入樹(shù)脂薄弱區域，能提高CF/EP復合材料的層間韌性 層間顆粒增韌，是將增韌組分以顆粒的形式分布在CF/EP復合材料的層間 但是，液體成型工藝樹(shù)脂灌注時(shí)增韌顆粒會(huì )因碳纖維織物的過(guò)濾而使面內分散不均勻 因此，主要應用于預浸料體系的CF/EP復合材料[13,14] Cheng等[15]使用聚醚砜薄膜層間增韌CF/EP復合材料，其Ⅰ型(GIC)和II型(GⅡC)層間斷裂韌性分別提高了61.5%和55.1%，但是其彎曲強度和模量稍有降低 Yao等[16]使用不同厚度的酚酞基聚醚酮薄膜層間增韌CF/EP復合材料，發(fā)現10 μm的薄膜使其GIC提高了96.8%；但是，當薄膜厚度達到30 μm時(shí)彎曲強度和模量分別下降37.8%和25.5% 雖然熱塑性薄膜可顯著(zhù)提高CF/EP復合材料的層間韌性，但是嚴重影響其面內力學(xué)性能 同時(shí)，薄膜置于復合材料的層間不利于樹(shù)脂的流動(dòng)和滲透，影響液體成型的工藝性 因此，在不影響液體成型工藝的同時(shí)提高CF/EP復合材料的層間韌性至關(guān)重要 纖維網(wǎng)紗的孔隙率高，樹(shù)脂可滲透并在相鄰增強纖維層間流動(dòng)，與液體成型工藝有很好的兼容性，可用于液體成型復合材料的層間增韌 康少付等[17]用紡粘工藝制備的共聚酯無(wú)紡布層間增韌CF/EP復合材料后，熱塑性共聚酯通過(guò)相分離形成海島相結構，可使復合材料GIC提高144.7%，但是層間剪切強度、彎曲強度和彎曲模量分別下降了7.0%、2.1%和1.1% Cheng等[18]將用熔融紡絲制備的聚醚砜纖維卷繞成不同面密度的纖維網(wǎng)層間增