基于復(fù)相體系的層狀化增韌復(fù)合材料研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料層合板的一個(gè)主要缺陷是抗沖擊損傷性能較差,其原因主要是層間的樹脂韌性不足,遭受低速?zèng)_擊時(shí)容易發(fā)生分層損傷.針對(duì)這種現(xiàn)象提出的interleaf增韌方法可以有效改善層合板的沖擊阻抗,但是引入額外的增韌層造成纖維體積含量降低,削弱了材料的比強(qiáng)度和比模量.航空工業(yè)中廣泛應(yīng)用的熱塑性樹脂增韌環(huán)氧基體本質(zhì)上是一種熱固/熱塑復(fù)相體系.根據(jù)益小蘇教授關(guān)于"離位"(Ex-Situ)復(fù)合的思想,通過對(duì)平面相互接觸的熱固、熱塑相在固

2、化過程中的相互擴(kuò)散和遷移行為的研究,發(fā)現(xiàn)兩種成分可以在對(duì)方本體內(nèi)形成某種濃度梯度,從而在隨后由固化反應(yīng)引發(fā)的分相和相反轉(zhuǎn)過程中形成熱固性連續(xù)相和熱固/熱塑雙連續(xù)相相間的層狀相結(jié)構(gòu).基于這一結(jié)果,首先提出了對(duì)碳纖維復(fù)合材料層合板的層狀化增韌方法,即在熱固性預(yù)浸料鋪層間引入可溶于熱固性基體樹脂的熱塑性增韌層,利用固化過程中熱固性成分向熱塑性增韌層內(nèi)的滲透,在層合板最薄弱的層間部位——即碳纖維鋪層間,形成以熱塑性樹脂為連續(xù)相的雙連續(xù)結(jié)構(gòu),而鋪

3、層內(nèi)部的成分保持不變.經(jīng)層狀化增韌,熱固性基體復(fù)合材料的抗沖擊損傷性能得到顯著提高,同時(shí)原有的靜態(tài)力學(xué)性能基本上沒有受到影響.固化后,增韌層已經(jīng)與基體樹脂成為一體,因此不會(huì)造成纖維體積含量的降低.處理過的預(yù)浸料具有良好的鋪覆性和適當(dāng)?shù)氖指叙ば?便于鋪貼操作,工藝性良好.對(duì)層合板在沖擊過程中分層損傷產(chǎn)生和發(fā)展過程的研究表明,層狀化增韌處理可以有效地抑制層間分層損傷.特別是僅針對(duì)最薄弱的幾個(gè)層間進(jìn)行的增韌,即能明顯改善材料的抗沖擊性能,為增