含相容化对位芳纶纤维和硅烷化纳米粘土的新型环氧树脂玻纤增强复合材料的冲击强度改进研究

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本研究开发了一种环氧树脂基玻纤增强复合材料（GFRP），采用多尺度纤维增强体系，包括硅烷化纳米粘土（纳米增强体）和相容化对位芳纶纤维（微观增强体），以提高冲击强度和拉伸-弯曲性能。采用真空辅助树脂注入成型（VARIM）工艺制备复合材料。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认纳米粘土的表面硅烷化改性，通过扫描电镜-能谱分析（SEM-EDS）和FTIR确认对位芳纶纤维的改性。采用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析纳米粘土在复合材料中的分散形态。采用三种不同方法对对位芳纶纤维进行相容化处理。所有方法均显著提高冲击强度，同时不降低弯曲/拉伸强度。含1.0 phr马来酸酐（MAH）处理的对位芳纶纤维和2 phr硅烷化纳米粘土的纳米复合材料表现最优，冲击强度相比参考复合材料提高34%，拉伸强度提高6%，弯曲模量提高13%。通过扫描电镜观察冲击试样断裂面形貌，分析了新型GFRP力学性能改进的机制。

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