熱固性樹(shù)脂復(fù)合材料研究進(jìn)展
熱固性樹(shù)脂復(fù)合材料研究進(jìn)展
芳綸復(fù)合材料可按基體材料的不同類型分為橡膠基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料和樹(shù)脂基復(fù)合材料等。其中,對(duì)位芳綸樹(shù)脂基復(fù)合材料具有高強(qiáng)高模、輕質(zhì)等優(yōu)異性能,因此已被普遍應(yīng)用于軍用、航空航天等領(lǐng)域 ,成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注的研究熱點(diǎn)。芳綸分子具有高取向度、高結(jié)晶度的剛性苯環(huán)結(jié)構(gòu),但其分子表面的極性弱、活性基團(tuán)少,導(dǎo)致芳綸與樹(shù)脂基體的粘結(jié)性能較差、層間剪切強(qiáng)度偏低。因此,需要通過(guò)選擇適宜的樹(shù)脂基體或是對(duì)纖維表面進(jìn)行改性等途徑,改善對(duì)位芳綸樹(shù)脂基復(fù)合材料的界面性能,從而使其綜合性能得以充分發(fā)揮 。本文以多種常見(jiàn)的熱固性樹(shù)脂作為代表,綜述了對(duì)位芳綸樹(shù)脂基復(fù)合材料相關(guān)的新技術(shù)研究進(jìn)展。
圖片
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環(huán)氧樹(shù)脂
Oliwa研究了改性鋁硅酸鹽(包括季銨鹽和季鏻鹽改性的亞美尼亞膨潤(rùn)土)對(duì)芳綸/環(huán)氧樹(shù)脂 復(fù)合材料力學(xué)性能和形貌的影響。結(jié)果表明,復(fù)合材料力學(xué)性能隨樹(shù)脂基體中的改性膨潤(rùn)土負(fù)載量的增加而提高。其中,季銨鹽含量為3 wt.%的復(fù)合材料力學(xué)性能得到顯著的改善,其抗拉強(qiáng) 度為302.9 MPa(提高30%),楊氏模量為16.3 GPa(提高17%),彎曲模量為23.4 GPa (提高12.5%),面內(nèi)剪切強(qiáng)度為22.8 MPa(提高 24.5%),面內(nèi)剪切模量為677.2 MPa(提高42%)。
Mourad等研究了納米填料對(duì)Kevlar (美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的一種芳綸) KM2plus復(fù)合材料的 抗沖擊和能量吸收性能的影響。結(jié)果表明,在環(huán)氧樹(shù)脂基體中添加少量納米填料能有效提高芳綸/ 環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的裂紋擴(kuò)展阻力和層間剪切強(qiáng)度。此外,破損層數(shù)和面積隨填料含量的增加而降低,說(shuō)明該復(fù)合材料的能量吸收性能也得以改善。將Taraghi等人 的結(jié)果與此研究進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)Kevlar KM2plus/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的佳納米填料為0.3~0.5 wt.%的多壁碳納米管。
劉吉?jiǎng)P采用對(duì)位芳綸布增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸料為原料,通過(guò)模壓成型工藝制備了復(fù)合材料層 合板,并考察了層合板的力學(xué)性能與阻燃性能。結(jié)果表明,當(dāng)模壓溫度為160℃、保溫固化90 min、成型壓力為0.8 MPa時(shí),綜合力學(xué)性能優(yōu),其拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、壓縮模量、彎曲強(qiáng)度和短梁剪切強(qiáng)度分別達(dá)到峰值504.5 MPa、170.5 MPa、29.1 GPa、442.1 MPa和33.0 MPa。此外,該層合板的極限氧指數(shù)為44.57%,垂直燃燒等級(jí)可達(dá)V-0級(jí),具有優(yōu)異的耐熱和阻燃性能。
陳超峰等研究了國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ、對(duì)應(yīng)織物及其3233中溫環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料層壓板的基本性 能。表征結(jié)果顯示,三種規(guī)格纖維(F-3/23 tex、F-3/44 tex和F-3/135 tex)的斷裂強(qiáng)度均在 28.7 cN/dtex以上,對(duì)應(yīng)的三種織物(F-3P60、F-3S120和F-3S175)拉伸斷裂強(qiáng)度較高,其中F-3S175的經(jīng)向拉伸強(qiáng)度高達(dá)4499 N/25 mm, 較進(jìn)口芳綸Ⅱ-914織物提高81.7%。三種織物復(fù)合材料(F-3P60/3233、F-3S120/3233和 F-3S175/3233)性能穩(wěn)定,其中濕態(tài)條件的壓縮強(qiáng)度較室溫條件依次降低41.6%、41.0%和 40.5%。
Ayten等通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)分析,研究了 厚度為2~6 mm的芳綸/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的準(zhǔn)靜態(tài)穿透行為。通過(guò)拉伸、壓縮和平面剪切等各種力學(xué)試驗(yàn),獲得了用于數(shù)值模擬的材料模型參數(shù)。結(jié)果顯示,復(fù)合材料的大拉伸、壓縮和剪切強(qiáng)度分別為577 MPa、110 MPa和125 MPa。由于模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符,因此數(shù)值模擬有望準(zhǔn)確預(yù)測(cè)具有不同沖孔比的各種樣品的準(zhǔn)靜態(tài)穿透行為。
Suresh等采用手工鋪層法制備了含不同質(zhì) 量比(2 wt.%、4 wt.%、6 wt.%)碳化硅的三 種芳綸/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料樣品,對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性 能表征(如拉伸和彎曲強(qiáng)度),并與數(shù)值模擬分 析結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果吻合 較好。其中,添加6 wt.%碳化硅的芳綸/環(huán)氧樹(shù) 脂復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能,其拉伸強(qiáng)度 和彎曲強(qiáng)度分別為298.22 MPa(提高16%)和 232.39 MPa(提高32%)。
Lei Yang等使用芳綸增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂經(jīng)手工鋪層制成層合板,并對(duì)層合板的低速?zèng)_擊性能進(jìn) 行了實(shí)驗(yàn)和有限元分析研究。采用落重試驗(yàn)機(jī)對(duì)不同厚度的層合板進(jìn)行不同沖擊能量的沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,大沖擊力隨沖擊能量和層合板厚度的增加而增大。同時(shí)超聲C掃描結(jié)果證明, 在較高的沖擊能量下層合板損傷面積更大。此外,模擬分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了該文建立的計(jì)算模型用于預(yù)測(cè)芳綸增強(qiáng)復(fù)合材料低速?zèng)_擊性能的有效性。
李翠玉等依次使用Li Cl乙醇溶液和硅烷偶聯(lián)劑(KH560)乙醇溶液改性芳綸,并對(duì)微觀形 貌、接觸角、單紗強(qiáng)力、H試樣抽出力及復(fù)合材料的拉伸性能進(jìn)行表征。5%KH560乙醇溶液處理芳綸后,纖維表面粗糙度增加,且接觸角由原始試樣的76°下降為47°(降低38.16%),纖維表面的潤(rùn)濕性得到顯著改善。此外,改性芳綸的抽出力增大了43.55%,而其復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度則提高了54.26%,說(shuō)明經(jīng)此工藝處理后的纖維與樹(shù)脂的界面粘結(jié)力明顯增加。
莊群等采用氧等離子體技術(shù)處理芳綸1414 平紋織物后,再與E44環(huán)氧樹(shù)脂制成了一種可用 于民用防護(hù)服領(lǐng)域的芳綸/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合防刺材料。等離子體處理后的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度由未處 理前的380 MPa上升至410 MPa,提高了7.89%。防刺性能測(cè)試結(jié)果顯示,樣品的穿刺深度為4.8 mm,已達(dá)到美國(guó)防刺服標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的“24J 動(dòng)能下,人體刺穿深度不超過(guò)7 mm”的指標(biāo)。
李明明等研究了基體韌性對(duì)芳綸Ⅲ復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。隨著環(huán)氧樹(shù)脂基體韌性的增 大,復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度依次提高(分別為 40.1 MPa、44.8 MPa和49 MPa)。進(jìn)一步研究層間剪切破壞過(guò)程中的聲發(fā)射特性參數(shù),發(fā)現(xiàn)當(dāng)基體韌性提高,復(fù)合材料破壞的聲發(fā)射事件數(shù)明顯減少,其基體開(kāi)裂及界面脫粘的程度顯著減輕,證明基體韌性更好的復(fù)合材料抗開(kāi)裂性能更佳,有利于提高復(fù)合材料的層間剪切性能。
環(huán)氧樹(shù)脂作為對(duì)位芳綸/熱固性樹(shù)脂復(fù)合材料主要的樹(shù)脂基體,目前已有大量的相關(guān)研究及 文獻(xiàn)報(bào)道。其中,較為熱點(diǎn)的研究方向主要涉及: (1)樹(shù)脂基體改性;(2)芳綸纖維改性;(3)數(shù) 值模擬研究;(4)復(fù)合材料成型工藝研究。未來(lái)的國(guó)防、航天等尖端工業(yè)領(lǐng)域,對(duì)高性能纖維增 強(qiáng)復(fù)合材料的性能要求將會(huì)逐步提升,因此未來(lái)研究應(yīng)著眼于開(kāi)發(fā)更高性能化的纖維及樹(shù)脂體系,以期進(jìn)一步提高對(duì)位芳綸/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的綜合性能。此外,對(duì)位芳綸/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料相關(guān)的數(shù)值模擬領(lǐng)域仍存在巨大的研究潛力,可靠的數(shù)值模擬結(jié)果將對(duì)后續(xù)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究產(chǎn)生良好的指導(dǎo)意義。
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不飽和聚酯樹(shù)脂
Hazarika等采用低溫水熱法在芳綸(KF) 表面生長(zhǎng)氧化鋅(ZnO)納米棒,并通過(guò)真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑工藝將改性芳綸與聚酯樹(shù)脂 (PES)制成復(fù)合材料。添加氧化鋅納米棒顯著提高了復(fù)合材料的穿透極限、抗沖擊性能、拉伸強(qiáng)度及模量,其中氧化鋅生長(zhǎng)快的KF/ZnO/PES 復(fù)合材料吸收的沖擊能量比KF/PES復(fù)合材料增加了60.21%。表面功能化的芳綸與聚酯樹(shù)脂之間的界面相互作用增強(qiáng),使得復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能明顯改善。
Isa等研究了纖維類型對(duì)不飽和聚酯復(fù)合材料性能的影響。復(fù)合材料樣品采用手工鋪層方式進(jìn)行制備,并按照美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在所有被測(cè)復(fù)合材料中,Kevlar 49纖維增強(qiáng)不飽和聚酯復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度高,可達(dá)370.19 MPa。
不飽和聚酯樹(shù)脂本身具有質(zhì)輕、耐腐蝕性好等優(yōu)良性能,而經(jīng)過(guò)與纖維制成復(fù)合材料后,能 進(jìn)一步提高其力學(xué)性能,從而拓寬應(yīng)用范圍。長(zhǎng)期以來(lái),伴隨高性能復(fù)合材料的發(fā)展,對(duì)位芳綸 纖維用于拉擠成型的研究備受矚目,且熱固性樹(shù)脂是其主要的基體材料,其中90%以上是不飽和聚酯樹(shù)脂。雖然環(huán)氧樹(shù)脂的物理及力學(xué)性能優(yōu)于聚酯,但其拉擠成型工藝性能較差,因此在該領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)較少。未來(lái)聚酯樹(shù)脂的研究應(yīng)致力于專用化和系列化方向,旨在提高拉擠速度和制品物理性能。
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酚醛樹(shù)脂
宇云峰采用柔性Kevlar纖維與酚醛樹(shù)脂 (PF)為原料,通過(guò)程序升溫模壓成型工藝,制備了一種兼具良好力學(xué)性能和高熱導(dǎo)率的PF/Al2 O3/Kevlar三相復(fù)合材料。該復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度由純樹(shù)脂的0.6 kJ/m2上升至6.8 kJ/m 2 (提高11.3倍),實(shí)現(xiàn)了良好的增韌效果。此外, Kevlar纖維本身具有高度結(jié)晶取向、高比模量和比強(qiáng)度的特點(diǎn),使得復(fù)合材料的熱導(dǎo)率由純樹(shù)脂的0.20 W/(m·K)增加至0.85 W/(m·K)(提 高4.25倍),這也是Kevlar纖維相較液體橡膠增韌PF的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
顧成龍以超支化苯基有機(jī)硅聚合物(HPSi) 改性的酚醛樹(shù)脂為樹(shù)脂基體,20 wt.%磷酸處理 的芳綸為增強(qiáng)體制備復(fù)合材料,并研究了復(fù)合材料的界面性能。結(jié)果表明,HPSi作為增韌劑與PF 樹(shù)脂相容性良好,且改性后的HPSi/PF樹(shù)脂體系的沖擊強(qiáng)度由原來(lái)的10.38 k J/m2增大到25.79 k J/m 2(提高148.5%),沖擊斷口具有明顯的韌性斷裂特點(diǎn)。改性后的芳綸/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料的界面性能得到有效改善,其層間剪切強(qiáng)度和橫向拉伸性能明顯提高。
酚醛樹(shù)脂因具有原料及設(shè)備成本便宜、工藝簡(jiǎn)單便捷、化學(xué)穩(wěn)定性及絕緣性能良好等優(yōu)勢(shì), 已成為工業(yè)領(lǐng)域一種不可或缺的材料。但酚醛樹(shù)脂固化后具備高度交聯(lián)性,且苯環(huán)之間無(wú)柔性鏈段,也使其存在韌性差、又硬又脆、抗沖擊性能差等缺點(diǎn),因此常需對(duì)其進(jìn)行改性以期獲得更加廣泛的用途。目前針對(duì)酚醛樹(shù)脂基體的改性思路主要包括:添加納米材料、引入無(wú)機(jī)物元素、引入長(zhǎng)鏈聚合物等。鑒于對(duì)位芳綸的高強(qiáng)度及酚醛樹(shù)脂的耐高溫特性,未來(lái)持續(xù)開(kāi)發(fā)可廣泛應(yīng)用于耐摩擦材料領(lǐng)域的對(duì)位芳綸/酚醛樹(shù)脂基復(fù)合材料將是重要的發(fā)展方向。
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雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂
Zheng Cheng等采用無(wú)損接枝方法對(duì)含苯并咪唑結(jié)構(gòu)的雜環(huán)芳綸進(jìn)行了表面改性。以苯并 咪唑單元中的NH作為活性位點(diǎn),通過(guò)致密的SiO2結(jié)構(gòu)對(duì)芳綸進(jìn)行修飾,SiO2修飾所得的粗糙表面能增強(qiáng)纖維與樹(shù)脂的機(jī)械嵌合作用。表征結(jié)果顯示,與未經(jīng)處理的纖維相比,該功能化纖維與雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、天然橡膠和環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度分別提高了166%、117%和 43%。同時(shí),該方法還被證實(shí)是無(wú)損接枝,使芳綸自身優(yōu)異的力學(xué)性能得以保持。
Jing Wang等采用氧等離子體處理技術(shù)改性國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ,并研究了處理功率對(duì)芳綸Ⅲ增強(qiáng) 雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂復(fù)合材料界面性能的影響。結(jié)果表明,氧等離子體處理技術(shù)通過(guò)氧化反應(yīng)和等離 子體刻蝕改變了纖維的表面形貌,增加了表面粗糙度,使纖維的潤(rùn)濕性得到顯著改善。以300W功率進(jìn)行氧等離子體處理后,總自由能從49.8 m J/m2增加到71.7 m J/m2,復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度從 49.3 MPa增加到59.8 MPa(提高了21.3%)。
Min Su等也進(jìn)行了類似的研究,考察了氧等離子體處理對(duì)芳綸/雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂復(fù)合材料 的界面黏附性和典型宏觀性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),氧等離子體處理對(duì)纖維表面的化學(xué)性質(zhì)和形貌有明顯影響,通過(guò)引入含氧官能團(tuán),使得纖維表面出現(xiàn)了細(xì)小的球狀微結(jié)構(gòu)和明顯的溝槽。此外,該處理工藝還增加了纖維的表面粗糙度,顯著影響了界面黏附性,從而提高了復(fù)合材料的層間剪 切強(qiáng)度、耐水性和介電性能。然而,這種改善效果與處理功率和時(shí)間密切相關(guān),處理芳綸的佳條件是以70 W功率處理5 min。
雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂因其耐濕性能良好、低膨脹系數(shù)、低介電常數(shù)的特點(diǎn),在電子信息產(chǎn)業(yè) (特別是印制電路行業(yè)),具有傳統(tǒng)的樹(shù)脂基體 (如環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等)所不具備的顯著優(yōu) 勢(shì)。在對(duì)位芳綸纖維增強(qiáng)雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂復(fù)合材料的相關(guān)研究報(bào)道中,常通過(guò)表面接枝、氧等離子體處理等方法對(duì)芳綸進(jìn)行改性,改善復(fù)合材料的界面性能,以期充分發(fā)揮芳綸與雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂各自的優(yōu)異性能,獲取更廣闊的應(yīng)用前景。
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聚氨酯
程仁政等詳細(xì)研究了聚氨酯樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中OH與NCO基團(tuán)的比例變化對(duì)芳綸增強(qiáng)聚氨酯樹(shù)脂復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。其中,羥基組分 (甲組分)為主劑,異氰酸酯基團(tuán)組分(乙組分) 為固化劑。結(jié)果表明,隨著聚氨酯中乙組分比例的增加,復(fù)合材料的拉伸斷裂強(qiáng)度、拉伸彈性模量、彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量均隨之提高;斷裂伸長(zhǎng)率隨之減小;而沖擊韌度則先增大后減小, 當(dāng)甲、乙組分比例為10∶4時(shí),沖擊韌度達(dá)到大值103 k J/m2。
Okhawilai等研究了聚氨酯質(zhì)量濃度分別為0、10 wt.%、20 wt.%、30 wt.%和40 wt.%時(shí), 芳綸增強(qiáng)苯并噁嗪-聚氨酯共聚物復(fù)合材料在彈道沖擊作用下的能量吸收能力。復(fù)合材料的能量吸收根據(jù)美國(guó)NIJ 0101.04防彈衣標(biāo)準(zhǔn)的Ⅱ級(jí)和Ⅲ A級(jí)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明,聚氨酯質(zhì)量濃度為 20 wt.%的苯并噁嗪-聚氨酯共聚物基質(zhì)可有效提高復(fù)合材料的彈道性能,其復(fù)合材料在Ⅱ級(jí)和ⅢA防護(hù)級(jí)別上表現(xiàn)出協(xié)同的能量吸收行為。此外,該復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和模量分別顯示出大值(446.6±48.3)MPa和(22.9±0.5)GPa,且 其層合板的彈道極限高達(dá)690 m/s。
蔣向等認(rèn)為除了基體樹(shù)脂及增強(qiáng)纖維種類選擇外,成型工藝也會(huì)密切影響芳綸增強(qiáng)復(fù)合材 料的性能。為了使復(fù)合材料能充分發(fā)揮芳綸短纖維與聚氨酯樹(shù)脂各自的優(yōu)異性能,明確佳的成型工藝條件至關(guān)重要。于是該研究通過(guò)正交試驗(yàn)方法考察了預(yù)硫化時(shí)間、模壓溫度、模壓壓強(qiáng)、模壓時(shí)間等因素對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示,佳工藝條件為預(yù)成型時(shí)間4h、模壓溫 度170℃、模壓壓強(qiáng)4 MPa、模壓時(shí)間30 min。此時(shí)可獲得力學(xué)性能好的芳綸短纖維/聚氨酯樹(shù)脂復(fù)合材料,其拉伸強(qiáng)度為35 MPa,比未經(jīng)增強(qiáng)的樹(shù)脂強(qiáng)度提高了51.5%。
熱固性聚氨酯具有抗沖擊、高耐磨及耐溶劑等良好特性,若與對(duì)位芳綸纖維制成芳綸增強(qiáng)聚 氨酯復(fù)合材料,將在軍事領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景,比如用于制造裝甲車輛等軍用設(shè)備的防護(hù)層等。通過(guò)對(duì)聚氨酯樹(shù)脂的合成工藝、配方組成以及對(duì)位芳綸/聚氨酯樹(shù)脂復(fù)合材料成型工藝條件的深入研究,將有望獲取更高性能的復(fù)合材料制品。
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其他新型熱固性樹(shù)脂
惠雪梅等成功制備了F-12纖維/氰酸酯 樹(shù)脂復(fù)合材料,并研究了其力學(xué)性能和斷口形貌。結(jié)果表明,該復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度≤35 MPa, 斷口破壞形式以F-12纖維撕裂和微纖化為主。其φ150 mm壓力容器的爆破壓強(qiáng)為25.3 MPa,纖維強(qiáng)度轉(zhuǎn)化率為70.22%,但特性系數(shù)PV/WC值 則偏低(為34.22 km)。相較于F-12/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料而言,其氰酸酯基復(fù)合材料的整體性能稍顯遜色。
周潔鵬等根據(jù)芳綸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與相似相容 原理,自制出了另一種新型熱固性樹(shù)脂(AFR- TE)用作芳綸復(fù)合材料的基體。表征結(jié)果顯示,相比于E-51環(huán)氧樹(shù)脂而言,AFR-TE樹(shù)脂澆鑄 體的熱變形溫度(123.5℃)提升了25%,且韌 性得到顯著增強(qiáng)。芳綸/AFR-TE樹(shù)脂復(fù)合材料 的橫向拉伸強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度則為30.2 MPa和71.2 MPa,分別比芳綸/E-51環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料增大了58.1%和22.8%,可見(jiàn)AFR-TE樹(shù)脂對(duì)芳綸的界面粘結(jié)性明顯優(yōu)于環(huán)氧樹(shù)脂。
為了提升對(duì)位芳綸增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能,未來(lái)研究可以更多考慮從樹(shù)脂基體入手,開(kāi)發(fā)出對(duì)纖維表面既有良好浸潤(rùn)性又能形成較強(qiáng)結(jié)合力的一系列新型熱固性樹(shù)脂。這樣就可避免對(duì)芳綸本身進(jìn)行復(fù)雜繁瑣的表面處理,從而簡(jiǎn)化制備工藝,有益于實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線處理。
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結(jié)語(yǔ)
在芳綸增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中,芳綸作為增強(qiáng)體,主要作用為承擔(dān)載荷,因此復(fù)合材料力學(xué)性能主要取決于芳綸。雖然樹(shù)脂基體力學(xué)性能不突出,但其作用卻不容忽視,因?yàn)榛w可以將纖維有效粘結(jié)在一起。此外,基體類型也決定了復(fù)合材料的使用溫度與耐候性等?;w樹(shù)脂類型不同時(shí),對(duì)位芳綸/熱固性樹(shù)脂復(fù)合材料的性能也具 備明顯差異。本文綜述了不同基體樹(shù)脂類型的對(duì)位芳綸復(fù)合材料制品的制備方法與綜合性能,這 對(duì)廣大科研人員根據(jù)復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域合理地 選擇基體樹(shù)脂類型具有一定的參考價(jià)值。
目前,國(guó)內(nèi)對(duì)位芳綸復(fù)合材料的發(fā)展基本步入軌道,但仍存在界面性能不夠理想、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究相對(duì)薄弱等問(wèn)題。綜上,今后對(duì)位芳綸增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料研究的重點(diǎn)方向是:持續(xù)深入探索纖維表面改性技術(shù),取長(zhǎng)補(bǔ)短,不斷完善芳綸的性能;繼續(xù)開(kāi)發(fā)具有反應(yīng)活性高、耐熱、 高透波率、力學(xué)性能更好等優(yōu)點(diǎn)的樹(shù)脂基體,進(jìn) 一步提升芳綸增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的綜合性能。
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