高性能有机纤维增强复合材料的界面性能研究

        为了改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能，本文从树脂基体入手，依据相似相容原理和纤维的结构特点开发出两种新型热固性树脂—PCH 树脂和 AFR 树脂，分别用作 UHMWPE 纤维复合材料和芳纶复合材料的基体，以未经表面处理的纤维作增强材料，采用热压成型法制备了 UHMWPE 纤维/PCH 和芳纶/AFR 复合材料，并通过测定接触角、层间剪切强度(ILSS)、横向拉伸强度和扫描电镜观察形貌等方法研究了复合材料的界面粘结性能。结果表明：UHMWPE 纤维和 PCH 树脂浇注体的溶度参数相近，PCH 树脂溶液在 UHMWPE 纤维表面的接触角为 15.6°，说明对其具有良好的浸润性；UHMWPE/PCH 复合材料的 ILSS 和单丝拔出强度分别为 42.6MPa 和 21.8MPa，均远大于 UHMWPE/环氧树脂(EP)复合材料的相应强度，扫描电镜分析也表明 UHMWPE 纤维增强 PCH树脂基复合材料具有优异的界面粘结性能。AFR 树脂溶液与芳纶纤维的接触角为 42.8°，而 EP 与芳纶的接触角为 68°，说明 AFR 树脂对芳纶的润湿性优于 EP；芳纶/AFR 复合材料的 ILSS、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为 74.6MPa、25.3MPa、2256 MPa，比芳纶/EP 复合材料的相应强度分别提高了 28.7%、32.5%和 13.4%，其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶与 AFR 树脂之间的界面粘结性能较好。