界面相互作用和成分对碳纤维增强聚醚砜层间断裂韧性和冲击性能的影响

摘要整理

本研究系统研究了连续碳纤维增强聚醚砜（CFRP/PES）复合材料的层间断裂韧性和冲击强度。采用双悬臂梁法进行层间断裂韧性测试。研究表明，采用热氧化方法对碳纤维进行表面改性能显著提高复合材料的层间断裂韧性，最大值达到1.72 kJ/m²，比未改性碳纤维增强复合材料的断裂韧性提高40%。通过扫描电子显微镜的断口形貌分析，揭示了断裂韧性与纤维含量和碳纤维表面改性条件的依赖关系，主要原因是纤维与聚合物基体间的界面相互作用增强。研究发现层间断裂韧性与层间剪切强度之间存在良好的相关性。然而，表面改性对复合材料冲击性能产生了负面影响。这是因为改性碳纤维增强的复合材料具有更高的结构稳定性和更低的多层分层倾向。未改性纤维增强的聚醚砜基复合材料的冲击能量约为150 kJ/m²，而改性碳纤维增强复合材料的冲击能量仅约为80 kJ/m²。尽管存在冲击性能的权衡，热氧化表面改性方法仍可作为改善聚醚砜基复合材料性能的有效手段。

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