Исследование введения углеродных нанотрубок и повышения межслойной прочности в композитах на основе полиарилоксазинов, армированных углеродным волокном, методом двухэтапного погружения в раствор

Shan Cheng ,  

Zheng-hui Liu ,  

Ning Wang ,  

Qing-feng Sun ,  

Nan Li ,  

Xi-gao Jian ,  

摘要

В данном исследовании на основе метода двухэтапного погружения в раствор вводятся углеродные нанотрубки (CNTs) в межслойное пространство композитного материала с целью решения проблемы слабой межслойной прочности термопластичных композитов, вызванной накоплением смолы между слоями и отсутствием армирующей фазы. Первый этап погружения обеспечивает полное проникновение смолы внутрь волоконных пучков, второй этап способствует равномерному распределению CNTs в межслойной зоне. Систематически изучено влияние количества добавленных CNTs на межслойную разрывную вязкость и механические свойства в плоскости слоя. Результаты экспериментов показали, что при массовой доле CNTs в 1,0% межслойная разрывная вязкость композита наиболее оптимальна: начальная и распространенная разрывная вязкость типа I составляют 1,23 и 1,27 кДж/м2 соответственно, что на 51,85% и 42,70% выше по сравнению с необработанными композитами; межслойная вязкость типа II достигает 1,82 кДж/м2, прирост 44,80%. При этом данный метод не ухудшил плоскостные свойства материала, а прочность при изгибе повысилась до 1414 МПа. Анализ изломов методом сканирующей электронной микроскопии показал более шероховатую поверхность и наличие микротрещин, что указывает на более сложный путь распространения трещин. Данный метод позволил распределить CNTs в участках, богатых смолой, что предоставляет простой и эффективный технический путь для производства композитов с высокой межслойной прочностью.

关键词

углеродные нанотрубки; термопластичные композиты; межслойная разрывная вязкость; механические свойства

阅读全文