BN粒子改性PVDF电纺纤维膜插层增强碳纤维/环氧树脂复合材料层间韧性

针对纤维增强复合材料层压板的分层失效问题,本文提出了一种氮化硼(BN)粒子改性聚偏氟乙烯(PVDF)电纺纤维膜以插层方式增强碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料层间断裂韧性的方法。通过超声处理将BN均匀分散于PVDF溶液中,利用静电纺丝方法制备了BN改性PVDF纤维膜(BN&PVDF),作为插层材料被引入碳纤维的层间,采用手工铺设-真空热压法制备BN&PVDF增强CF/EP复合材料层压板(BN&PVDF-CF/EP)。重点研究了BN粒子含量对改性PVDF电纺纤维膜增强CF/EP层间断裂韧性的影响及相关增韧机理。研究结果显示:当BN含量为3.2wt%时,BN&PVDF电纺纤维膜的增韧效果最好,相对于CF/EP,BN&PVDF-CF/EP的Ⅰ型层间断裂韧性提高了129.6%,Ⅱ型层间断裂韧性提高了160.6%;BN粒子引入后,提高了PVDF的拉伸强度和模量;SEM分析显示,BN粒子被部分镶嵌于PVDF纤维上,提高了PVDF纤维表面的粗糙度,增强了PVDF纤维与基体的界面相互作用,引起了更加复杂的增韧形式并提高了PVDF纤维的增韧效果。

FeOOH纳米粒子协同聚偏氟乙烯电纺纤维膜插层增强碳纤维复合材料层间断裂韧性

为有效增强碳纤维/环氧树脂复合材料层压板(CF/EP)的层间断裂韧性,提出了一种纳米粒子协同纳米纤维膜插层改性方法。首先利用喷涂法将针状羟基氧化铁(FeOOH)纳米粒子均匀负载于碳纤维布表面,然后将制得的静电纺丝聚偏氟乙烯纳米纤维膜(PVDF)插入碳纤维布的层间,采用手工铺设-真空热压法制备了改性复合材料层压板PVDF&FeOOH-CF/EP,研究了不同面密度的FeOOH协同PVDF增强CF/EP层间断裂韧性的作用效果及增强机制。结果表明,FeOOH在碳纤维布上分布均匀,在面密度为2 g/m^(2)时,PVDF&FeOOH-CF/EP层压板获得了最佳的增韧效果,相对于CF/EP,其I型层间断裂韧性G_(IC)提高了118%,II型层间断裂韧性G_(IIC)提高了97%,而PVDF-CF/EP的G_(IC)和G_(IIC)只分别提高了70%和44%。SEM分析显示,FeOOH的加入不仅提高了基体的断裂韧性,同时也增强了PVDF纤维与基体的界面作用,进而强化了PVDF的增韧行为。