高性能碳纖維結(jié)構(gòu)復合材料的增韌技術(shù)及原理.pdf

1、本文的工作主要分為兩部分，第一部分是采用靜電紡絲法制備碳纖維結(jié)構(gòu)復合材料增韌用的熱塑性樹脂納米纖維無紡膜并測試其物理機械性能，第二部分是應用熱塑性納米纖維無紡膜和基體樹脂預浸料以熱壓罐法制備碳纖維結(jié)構(gòu)復合材料層合板并測試其性能、研究其增韌機理。
　　 第一部分工作中，首先以N，N-二甲基甲酰胺（DMF）為溶劑，采用高壓靜電紡絲法制備了面密度分別為10g/㎡、15g/㎡、20g/㎡的聚芳醚酮（PEK-C）納米纖維無紡膜，并研究了其

2、工藝條件。適宜條件下得到的產(chǎn)品纖維直徑分布較窄，在300-600nm；面密度15g/㎡的無紡膜的斷裂強度為0.35-0.39 N·㎡/g。其次，在以上實驗基礎上，以三氯甲烷及四氯乙烷的混合液為溶劑，制備了聚醚酰亞胺（PEI）超細纖維無紡膜，其微觀形貌良好，纖維直徑分布較窄。
　　 第二部分工作中，分別以不同面密度的聚芳醚酮和聚醚酰亞胺為增韌材料，以T800環(huán)氧樹脂預浸料為基體材料制備了復合材料層合板，隨后測試其拉、壓、彎、剪等各

3、項力學性能，特別是其沖擊后壓縮強度（CAI），用掃描電鏡等方法表征并研究了其增韌機理。結(jié)果表明，經(jīng)納米纖維無紡膜增韌后，復合材料的CAI值從157.34Mpa升至359.37Mpa，達到了其原來的228.4％，而其他力學性能基本未受到影響。微觀分析表明：納米纖維膜與環(huán)氧樹脂在復合材料層間形成了典型的熱塑-熱固海島相結(jié)構(gòu)，熱塑性樹脂體積含量為64％。這種典型的相結(jié)構(gòu)會阻礙裂紋在層間的擴展，并逐級分解裂紋和吸收能量，此過程可以大幅度提高復合