EMAA/CNT膜对复合材料Ⅱ型层间断裂韧性及自修复率的影响

发布时间：2024-12-25 23:06

　　 纤维增强树脂基复合材料的典型结构之一为层合结构,较弱的层间性能引起的分层是层合结构失效破坏的主要因素。本文首先采用聚乙烯甲基丙烯酸（EMAA）和碳纳米管（CNT）制备了无孔实心膜和多孔夹芯膜两种EMAA/CNT复合薄膜。然后,将两种复合薄膜分别引入玻璃纤维/环氧层合板的中间界面,研究其对Ⅱ型层间断裂韧性(G_ⅡC)的增韧效果和对Ⅱ型裂纹的自修复性能。结果表明:多孔EMAA/CNT夹芯膜具有较佳的增韧和修复性能,相比纯玻璃纤维/环氧的空白试样,多孔EMAA/CNT夹芯膜增强板的G_ⅡC提高了19. 6%,并且通过热激励修复后其G_ⅡC的修复率为92. 5%;而无孔EMAA/CNT实心膜增强板的G_ⅡC降低了27. 5%,其G_ⅡC的修复率为81. 8%。微观表征表明,多孔夹芯膜与环氧在层间形成均匀的结构,从而起到良好的增韧和修复作用。

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【部分图文】：

图1(a)DGEBA,(b)DMDC,(c)EMAA和(d)NH2-CNT的结构式

纤维布为单向玻璃纤维布，其中玻璃纤维为E6无碱纤维，纤维布面密度为450g/m2，厚度为0.41mm。环氧树脂为双酚A型环氧树脂(DGEBA)，密度为1.1g/cm3，在25℃下的粘度为1000mPa·s～1400mPa·s。固化剂为伯胺固化剂3,3"-二甲基-4,4....

图2 制备层合板:(a)NH2-CNT多孔薄膜，(b)EMAA网格，(c)无孔EMAA/CNT实心膜及其层合板(c1),(d)多孔EMAA/CNT夹芯膜及其层合板(d1)

层合板铺层为[0°]8，采用手糊热压工艺制备而成。由于EMAA的熔点为70℃，首先将层合板在60℃时恒温4h,EMAA/CNT多孔夹芯膜结构保持不变，有利于环氧树脂的浸润，形成均匀的界面。接着，升温至150℃固化2h，得到所需的层合板。由无孔实心膜所得层合板命名为S-EMAA....

图3 各层合板Ⅱ型载荷-位移曲线

图3为层合板0-L、S-EMAA/CNT-L和P-EMAA/CNT-L初始Ⅱ型加载的载荷-位移曲线，其中给出的曲线是每块板最接近平均值的试样。图4为3个～5个平行试样计算所得的GⅡC的平均值。由图3可知，对于0-L，其载荷随位移基本呈线性变化，达到最大载荷后急剧下降，表明Ⅱ型裂纹....

图5 EMAA/CNT实心膜的SEM图像

图4各层合板GⅡC比较图6为层合板0-L和P-EMAA/CNT-L的Ⅱ型初始破坏的SEM图片。由图可知，0-L断面呈现出典型的“海岛型”Ⅱ型脆性断裂模式。而P-EMAA/CNT-L的断面呈“涟漪”状，这是因为EMAA为韧性树脂，而且CNT是网格结构，裂纹初始扩展时发生了显著的塑....

本文编号：4020143