结构化增韧层增韧RTM复合材料性能

  本文关键词：结构化增韧层增韧RTM复合材料性能，由笔耕文化传播整理发布。

张　朋，等：结构化增韧层增韧ＲＴＭ复合材料性能·７·

脂的扩展，并且增韧冲击试样的背面发生纤维层的

、开裂和纤维折断的区域明显变小，如图１２（ａ）（）所示，因此相应的损伤投影面积也大大减小，１２ｃ

（）、（）如图１所示。而在冲击后压缩阶段，能２ｂ１２ｄ

够有效抑制Ⅰ型裂纹张开的作用，把压缩载荷分配到碳纤维层内，而不使富树脂的层间在较低的压

缩载荷下屈曲，并先行开裂，从而提高了冲击后压缩强度。

／对Ｕ３１６０ＰＮＦ３２６６复合材料的层间形貌进－

行观察发现，ＰＮＦ在复合材料的层间仍然保持了）），原有的结构形式（图１３（ａＰＮＦ的结构形式保持

（））。利用甲酸溶液将

增韧复合材料完整（如图１３ｂ

·８·

复合材料学报

［］，Ｙ２ｈｏｕｌｅｓｓＭ　Ｄ，ＤｕＪｅｅＡＦ．Ｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｔｏｕｈｅｎｉｎ　Ｔ　　　　　　ｇｇ

］，：ｂｒｉｔｔｌｅｏｌｍｅｒｓ［Ｊ．ＡＣＳＳｍｏｓｉｕｍＳｅｒｉｅｓ２０００，７５９（５）　　　ｐｙｙｐ７１５．－８

［］３ｅａｒｓｏｎＲａｍｏｎｄＡ．Ｔｏｕｈｅｎｉｎｏｘｉｅｓｓｉｎｉｉｄ　Ｐ　　　ｕｙｇｇｐｇｇ　ｅ　ｒ

，１ｔｈｅｒｍｏｌａｓｔｉｃａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｈｅｍｉｓｔｒ９９３，　　　ｐｐｙ（）：２３３１７４０５２５．－４

［］４ｅｄｒｉｃｋＪｅｆｆｒｅＣ，ＰａｔｅｌＮｉｒａｎａｎＭ，ＭｃＧｒａｔｈＪａｍｅｓＥ．　Ｈ　　　　　ｙｊ　

Ｔｏｕｈｅｎｉｎｏｆｏｘｅｓｉｎｅｔｗｏｒｋｓｉｔｈｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ　ｅ　ｎ　ｗ　ｆｇｇｐｙ　　ｒ］，ｔｈｅｒｍｏｌａｓｔｉｃｓ［Ｊ．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｈｅｍｉｓｔｒ１９９３，ｅｎｉｎｅｅｒｉｎ　　ｐｙｇｇ　（）：２３３１１２９３０４．－３

［］５　益小苏，安学峰，唐邦铭，张子龙．一种提高层状复合材料韧

性的方法：中国，０１１００９８１．０［Ｐ］．２００１３６．－０－２

［］，Ｔ，Ｙ，ｅ６ｎＸｕｅｆｅｎａｎＢａｎｍｉｎｉＸｉａｏｓｕｔａｌ．Ｔｏｕｈｎｅｓｓ　Ａ　　　ｇｇｇｇｇ　

ｅｒｉｏｄｉｃｉｍｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｃａｒｂｏｎｌａｍｉｎａｔｅｓｂｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｔｈｉｎ　　　　　ｐｐｙｇ　　，２ｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＬｅｔｔｅｒｓ００２，２１　　　　（）：２２１７６３７６５．－１

［］，Ａ，Ｔ，ｅ７ｉＸｉａｏｓｕｎＸｕｅｆｅｎａｎＢａｎｍｉｎｔａｌ．Ｅｘ－ｓｉｔｕ　Ｙ　　　ｇｇｇｇ　

ｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｅｒｉｏｄｉｃｎｔｅｒｌａｅｒｔｒｕｃｔｕｒｅｏｍｔｏｖｅ　ｏ　ｐ　ｉ　ｓ　ｔ　ｉｙｐｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｔｈｅｉｍａｃｔｄａｍａｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎｌａｍｉｎａｔｅｓ　　　　　　ｇｙｐｇ　［］，（）：Ｊ．ＡｄｖａｎｃｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓ２００３，５１０７２９３２．　－７ｇｇ　［］，，Ｙ，Ａ８ｏｎＷｅｉＸｕＹａｈｏｎｉＸｉａｏｓｕｎＸｕｅｆｅｎ．Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒ　Ｌ　　　ｇ　ｇｇｙ

ｓｔｕｄｒａｈｉｔｅｏｎｒｅｓｉｎｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｌｄｉｎｏｆｈｉｈｌｏｕｈｅｎｅｄ　　　　　ｙｇｐｇｇｙ－ｔｇ　　］，ｌａｍｉｎａｔｅｓｂｅｘｓｉｔｕｍｅｔｈｏｄ［Ｊ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ　－　　　　ｙ　（）：２００４，３９６２２６３２６６．－２

［］，Ｆ，Ｙ，Ａ，９ｈｅｎＱｕｎｆｅｎａｎＺｈｅｎｉｎｉＸｉａｏｓｕｎＸｕｅｆｅｎ　Ｃ　　ｇｇｇｇｐｇｇ　　

，ＴａｎＢａｎｍｉｎＸｕＹａｈｏｎ．Ｅｘ－ｓｉｔｕｃｏｎｃｅｔｆｏｒｔｏｕｈｅｎｉｎ　　　　ｇｇｇｇｐｇｇ　ＲＴＭａｂｌｅＢＭＩｍａｔｒｉｘｃｏｍｏｓｉｔｅｓⅠ：Ｉｍｒｏｖｉｎｔｈｅｔｈｅ　　　　ｐｐｇ　ｆｒａｃｔｕｒｅｏｕｈｎｅｓｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｆｌｉｅｄｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒ　　ｔ　ｏ　Ａｇｐｐ，（）：ＰｏｌｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ２００８，１０９３１６２５６３４．　－１ｙ

［］Ｃ，Ｆ，Ｙ，Ａ，１０ｈｅｎＱｕｎｆｅｎａｎＺｈｅｎｉｎｉＸｉａｏｓｕｎＸｕｅｆｅｎ　　ｇｇｇｇｐｇｇ　　

，ＴａｎＢａｎｍｉｎＸｕＹａｈｏｎ．Ｅｘ－ｓｉｔｕｃｏｎｃｅｔｆｏｒｔｏｕｈｅｎｉｎ　　　　ｇｇｇｇｐｇｇ　ｔｈｅＲＴＭａｂｌｅＢＭＩａｔｒｉｘｏｍｏｓｉｔｅｓⅡ：Ｉｍｒｏｖｉｎｈｅ　　　ｍ　ｃｐｐｇ　ｔｃｏｍｒｅｓｓｉｏｎａｆｔｅｒｉｍａｃｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｉｅｄＰｏｌｍｅｒ　　　　　ｐｐｐｐｙ，（）：Ｓｃｉｅｎｃｅ２００８，１０８４２２１１２１７．－２

［］Ｃ，Ｆ，Ｘ，Ｙ１１ｈｅｎＱｕｎｆｅｎａｎＺｈｅｎｉｎｕＹａｈｏｎｉＸｉａｏｓｕ．　　ｇｇｇｇｐｇｇ　　

ａｎｄｓａｔｉａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｏｕｈｎｅｓｓａｎｄｉｍａｃｔＭｏｒｈｏｌｏｉｃａｌ　　　　　　　ｐｇｐｐｇｄａｍａｅｒａｈｉｔｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＰＡＥＫ－ｔｏｕｈｅｎｅｄＢＭＩａｎｄｆｉｂｅｒ　　　　　　　ｇｇｐｇ，ｃｏｍｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　　　　ｐ（）：２００９，２２１８７６．－９

［］Ｃ，Ｆ，Ｘ，Ｙ１２ｈｅｎＱｕｎｆｅｎａｎＺｈｅｎｉｎｕＹａｈｏｎｉＸｉａｏｓｕ．　　ｇｇｇｇｐｇｇ　　

／ＩｍｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｍａｃｔｄａｍａｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＢＭＩｒａｈｉｔｅ　　　　　　　ｐｐｇｇｐｉａｍｉｎａｔｅｓｂｔｈｅｅｘ－ｓｉｔｕｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＨｉｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　　　　ｙｇ　，（）：Ｐｏｌｍｅｒｓ２００６，１８６９０７１７．－９ｙ

［］张　明，安学峰，唐邦铭，益小苏．高性能双组份环氧树脂固１３

］化动力学研究和ＴＴＴ图绘制［Ｊ．复合材料学报，２００６，２３（）：１１７５．－２

层间的热塑相刻蚀除去后，再进行微观形貌观察发现，在热固性树脂基体的表面也出现了一些微观结构，，这与前面所观察到的ＰＮＦ表面出现的微观结构相似，同样可能是由于ＰＮＦ在树脂基体中发生了一定程度的溶胀或溶解所致。但是，在复合材料层间并未出现因固化反应诱导的相分离所形成的明）、显的分相结构，如图１所示。Ｕ３（ｃ１３（ｄ）３１６０－

／ＰＮＦ３２６６复合材料的层间形成了一种由热塑性ＰＮＦ及完全贯穿于其中的热固性树脂基体组成的一种非反应诱导相分离的双连续结构。ＰＮＦ为热塑性连续相，层间的树脂将ＰＮＦ中的空隙填满同时又与层内树脂基体相互连接形成热固性连续相。这种非反应诱导相分离的双连续结构使复合材料在遭受低速冲击时，其中的高韧性热塑性纤维通过弹性变形能够有效地吸收冲击能量，同时其连续化的无序结构使层间裂纹在扩展路径中连续不断地受到阻碍，从而有效地阻止了层间裂纹的快速扩展，进而降低损伤面积，提高复合材料层合板的冲击后压缩强度。

３　结　论

（）利用尼龙无纺布（对Ｕ１ＰＮＦ）３１６０碳纤维

／增强环氧树脂３进行层２６６复合材料（Ｕ３１６０３２６６）间增韧后，ＰＮＦ层间增韧改性的Ｕ３１６０碳纤维增

／强环氧３２６６树脂基复合材料（Ｕ３１６０ＰＮＦ３２６６）－的层间韧性得到显著提高，冲击后压缩强度（Ｃｏｍ－，）从未增韧体系ｓｔｒｅｎｔｈａｆｔｅｒｉｍａｃｔＣＡＩｒｅｓｓｉｏｎ　　　ｐｇｐ

（／。Ｕ３１６０３２６６）的２１２ＭＰａ提高到２８１ＭＰａ／Ｕ３１６０ＰＮＦ３２６６复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性－（和Ⅱ型层间断裂韧性（分别提高了１．ＧⅠＣ）ＧⅡＣ）１倍和１．４倍。

（）在Ｐ／２ＮＦ层间增韧复合材料（Ｕ３１６０ＰＮＦ－

）的层间，尼龙纤维与树脂基体并没有形成因３２６６

热固性树脂固化反应而诱导的相分离结构，而是完整保持了ＰＮＦ的无序分布的结构，在其孔隙间分布着树脂基体。这种热塑性ＰＮＦ为连续相，热固性树脂为另一连续相的非反应诱导相分离的双连续结构，经验证具有显著的增韧效果。参考文献：

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，Ａ，，ＹＺｈａｎＭｉｎｎＸｕｅｆｅｎＴａｎＢａｎｍｉｎｉＸｉａｏｓｕ．Ｃｕｒｅ　　ｇｇｇｇｇｇ　　ｋｉｎｅｔｉｃｓｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄＴＴＴ－ｄｉａｒａｍｏｆａｂｉｃｏｍｏｎｅｎｔｈｉｈ　　　　　　　ｐｇｐｇｅｏｘｒｅｓｉｎｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｃｏｍｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅ　　　　ｐｙｐ　

张　朋，等：结构化增韧层增韧ＲＴＭ复合材料性能

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，，，ＭｉｎＡｎＸｕｅｆｅｎＴａｎＢａｎｍｉｎＹｉＸｉａｏｓｕ．ＰｈａｓｅＺｈａｎ　　ｇｇｇｇｇｇ　　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｔｏｕｈｅｎｅｄｅｏｘｓｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅ　　　　　ｇｐｙｙ　，（）：ＣｏｍｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａ２００７，２４１１３７．　－１ｐ

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，Ｌ，Ｌ，ｅＺｈｉｂｉｎｉＧａｎｉＰｅｎｔａｌ．ＰｒｅａｒａｔｉｏｎａｎｄＨｕａｎ　　　　ｇｇｐｇ　／ｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｅｏｘｏｍｏｓｉｔｅｔｏｕｈｅｎｅｄｂ　　　　　ｐｐｐｙｐｇｙ　ｃｅｌｅｃｔｒｏｓｕｎｏｌｓｕｌｆｏｎｅａｎｏｆｉｂｅｒｓ［Ｊ］．Ａｃｔａａｔｅｒｉａｅ　ｐ　ｎ　Ｍｐｙ

，（）：ＣｏｍｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａ２００８，２５５２５２．　－３ｐ

·９·

［］Ｓ１６ｒｉｎｉｖａｓａｎＫ，Ｊａｃｋｓｏｎ　Ｗ　Ｃ，ＳｍｉｔｈＢＴ，ＨｉｎｋｌｅＪＡ．　　　　ｙ　

Ｃｈａｒａｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｄａｍａｅｍｏｄｅｓｉｎｉｍａｃｔｅｄｔｈｅｒｍｏｓｅｔａｎｄ　　　　　　　ｇｐ］ｃｏｍｏｓｉｔｅｓ［Ｊ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｉｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｃｔｉｃｓｔｈｅｒｍｏｌａｓｔｉｃ　　　　ｐｐ，（）：ａｎｄＣｏｍｏｓｉｔｅｓ１９９２，１１１０１１１１１２６．　－１ｐ

［］益小苏，许亚洪，程群峰，等．层间韧化的碳纤维复合材料层１７

］（）：压板的力学性能［Ｊ．材料研究学报，２００８，２２４３３７４６．－３，Ｘ，Ｃ，ｅＹｉＸｉａｏｓｕｕＹａｈｏｎｈｅｎＱｕｎｆｅｎｔａｌ．Ｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒ　　　ｇｇｇ　ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｍｏｒｈｏｌｏｏｆｌａｍｉｎａｔｅｄｔｏｕｈｎｅｓｓｒａｈｉｔｅ　　　　　ｐｇｙｇｇｐ　ｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒ－ｔｏｕｈｅｎｅｄ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆｃｏｍｏｓｉｔｅｓ　　　ｇｐ，，（）：Ｒｅｓｅａｒｃｈ２００８２２４３３７４６．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　－３

ＫＥＹＷＯＲＤＳＦＯＲＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ　　

Ａ：ＭＡＴＥＲＩＡＬ

ａｒａｍｉｄｆｉｂｒｅ　ｆｉｂｒｅｃａｒｂｏｎ　

ｃａｒｂｏｎｃａｒｂｏｎｃｏｍｏｓｉｔｅｓ－　ｐｆｉｂｒｅｃｅｒａｍｉｃ　

ｃｅｒａｍｉｃａｔｒｉｘｃｏｍｏｓｉｔｅｓ－ｍ　ｐｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　／ｆａｂｒｉｃｓｔｅｘｔｉｌｅｓｆｉｂｒｅｓｆｏａｍｓｌａｓｓｆｉｂｒｅｓ　ｇｌａｓｓｅｓｇ

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ｔｈｅｒｍｏｌａｓｔｉｃｒｅｓｉｎ　ｐｔｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｒｅｓｉｎｇ　ｔｈｉｎｆｉｌｍｓ　ｔｏｗ

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ｂｕｃｋｌｉｎｇ

ｃｈｅｍｉｃａｌｒｏｅｒｔｉｅｓ　ｐｐｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｒｅｅｐ

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（下转第３５页）

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