单丝断裂能量法研究温度对碳纤维/环氧界面性能的影响

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。

上浆剂对国产T700级碳纤维复合材料界面性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试方法表征了上浆/未上浆国产T700级(MT700)碳纤维的表面特性,并通过单丝断裂实验测试了单丝复合体系微观界面剪切强度(IFSS),在此基础上研究了碳纤维表面特性对单丝复合体系微观界面性能及其耐湿热性能的影响.研究表明:MT700碳纤维表面上浆剂改善了纤维/基体微观界面强度及其耐湿热性能;湿热环境对复合材料的微观界面性能影响显著,尤其是造成纤维/基体间的化学键合作用破坏,去湿后部分界面性能可恢复.