二氧化硅纳米粒子改性单向剑麻及玻纤/剑麻混杂环氧复合材料的拉伸和弯曲性能

摘要整理

本研究探讨了二氧化硅纳米粒子对单向剑麻纤维增强聚合物（KFRP）和混杂玻纤/单向剑麻纤维增强聚合物（GKFRP）复合材料力学性能的影响。采用三种不同纳米二氧化硅含量（5 wt%、13 wt%、25 wt%）和未处理剑麻纤维纱线进行研究。未处理长剑麻纤维纱线缠绕在金属框架上制备单向剑麻干铺层。硅烷表面处理的纳米二氧化硅通过高真空机械搅拌器分散在环氧树脂中，随后加入单向未处理剑麻和混杂玻纤/单向剑麻纤维层。制备了8种复合材料体系：KFRP、5NS-KFRP、13NS-KFRP、25NS-KFRP、GKFRP、5NS-GKFRP、13NS-GKFRP和25NS-GKFRP。所有复合材料体系按照ASTM D3039和D7264标准分别进行拉伸和弯曲测试。结果表明，均匀分散的纳米二氧化硅的加入显著改善了KFRP和混杂GKFRP复合材料的拉伸和弯曲性能，即使在最高25 wt%纳米二氧化硅含量下也表现出良好效果。扫描电子显微镜（SEM）对断裂面的观察表明，硅烷处理的纳米二氧化硅与环氧树脂及剑麻和玻璃纤维具有良好的相互作用。纳米二氧化硅在环氧聚合物中的存在使基体更加刚性，有效增强了向纤维传递载荷的能力，从而提高了剑麻和混杂复合材料的力学性能。

相关论文