硅烷改性苎麻纤维/有机蒙脱土纳米粘土环氧复合材料在低速冲击、剪切载荷和高速钻孔下的纤维分层研究

摘要整理

本研究调查了硅烷处理苎麻纤维与有机改性蒙脱土（OMMT）纳米粘土在环氧树脂复合材料中的添加效果，在落锤冲击、剪切加载和高速钻孔条件下的性能表现。研究主要目标是开发高层间剪切强度的环氧结构复合材料，用于各种工程应用。为改善层间粘合性，采用酸水解硅烷偶联剂对纤维进行表面处理。同时添加OMMT纳米粘土以增强承载效果和粘合性能。复合材料采用手工铺层法制备，并进行后固化处理。根据美国材料与试验协会（ASTM）标准对复合材料的粘合性能进行测试和对比。结果表明，处理后的苎麻纤维对冲击载荷具有高抗性，与未处理纤维-环氧复合材料相比，复合材料的弹道抗性提高了三倍。编号为C 1.5的复合材料试样获得最高层间剪切强度35 MPa。钻孔研究表明处理纤维具有最高的尺寸稳定性，钻孔表面无纤维崩裂和拔出现象。断口形貌分析证实即使在高速钻孔条件下也不会发生层间分层。这种具有抗分层性能的环氧基复合材料适用于汽车、结构件和防御装备制造应用。

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