张丽娇
,
顾轶卓
,
李敏
,
刘洪新
,
张佐光
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.07.017
采用基于WND( Wagner-Nairn-Detassis)能量模型的单丝断裂法,测试了5种国产炭纤维、2种国外炭纤维与航空结构用环氧树脂复合体系的界面断裂能,通过SEM,AFM,IR以及XPS等手段分析了7种炭纤维的表面物理化学特性,并研究了炭纤维特性与界面断裂能的关联.结果表明:对于所研究的炭纤维/环氧树脂体系,去除炭纤维表面上浆剂后界面断裂能下降,说明上浆剂可以在一定程度上提高界面的韧性.此外,实验范围内,纤维拉伸强度较高时,测得的界面断裂能较高,炭纤维表面粗糙度较高时,测得界面断裂能较高,说明纤维拉伸性能和表面粗糙度对界面韧性有重要影响,而与这两种因素相比,上浆剂的种类影响相对较小.研究结果为高性能国产炭纤维的研发和炭纤维/树脂匹配性的评价提供了重要的实验数据.
关键词:
炭纤维
,
环氧树脂
,
界面
,
单丝断裂法
,
界面断裂能
蔡群
,
李敏
,
罗辑
,
顾轶卓
,
刘洪新
,
张佐光
复合材料学报
针对两种不同上浆剂碳纤维/高温固化环氧树脂体系,采用基于WND（Wagner-Nairn-Detassis）能量模型的单丝断裂法,测试分析了从室温到130℃范围内单丝复合体系界面断裂能的变化规律,研究了碳纤维上浆剂对界面耐热性能的影响,并结合复合材料层板的短梁剪切性能,分析了微观和宏观界面性能的关联性。结果表明：在测试温度范围内,碳纤维/环氧体系的界面断裂能随温度升高呈先下降而后基本不变的趋势,去除上浆剂后界面断裂能及其随温度的变化程度与未去除上浆剂的情况存在差异,说明上浆剂对界面耐热性有重要作用。碳纤维/环氧树脂层板层间剪切强度随温度升高线性下降,与界面断裂能的变化规律不一致,这与两种测试方法的原理及界面破坏位置的不同有关。
关键词:
碳纤维复合材料
,
环氧树脂
,
单丝断裂测试
,
WND能量模型
,
界面断裂能
,
温度
王伟霞
,
顾轶卓
,
李敏
,
刘洪新
,
张佐光
复合材料学报
建立了单丝断裂双树脂体系法,利用外层树脂的韧性使包埋于内层脆性树脂中的纤维单丝断裂达到饱和,解决了断裂伸长率较低的树脂基体采用传统的单丝断裂法无法测得界面剪切强度的问题.分别采用界面剪切强度和界面断裂能作为表征参量,考察了干态及湿热条件下两种T300级和两种T800级碳纤维/环氧树脂的界面性能,并与单丝断裂单树脂体系的界面性能进行比较.结果表明:单丝断裂双树脂体系与单树脂体系在表征碳纤维/环氧树脂的界面性能上定性规律一致；双树脂体系界面断裂能和界面剪切强度均可评价界面的耐湿热性能,且二者得到的变化规律一致；湿热处理后界面粘结性能均呈下降趋势,国外碳纤维体系的界面耐湿热性能明显优于国产碳纤维体系.
关键词:
碳纤维复合材料
,
环氧树脂
,
单丝断裂法
,
界面剪切强度
,
界面断裂能
,
湿热
