碳纤维-芳纶混杂纤维增强环氧树脂/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的力学性能

摘要整理

由于环氧树脂脆性结构的限制，为满足汽车、航空航天等工业对纤维增强环氧基复合材料既具有高强度、高模量，又具有高抗冲击性能的需求，本研究制备了含0.5 wt%聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的环氧树脂基体复合材料。在强度、杨氏模量和抗冲击性能方面获得了优异结果。基于此，进一步制备了碳纤维-芳纶混杂纤维增强环氧/PVB基体复合材料，纤维体积分数比为30~60 vol%。采用三点弯曲法进行弯曲强度和模量测试，通过测量复合材料试样的破坏力和断裂伸长率获得拉伸强度和模量值；采用短梁弯曲法进行层间剪切强度测试，评估复合材料抵抗分层的能力；采用夏比冲击试验测量裂纹形成和扩展过程中吸收的能量。研究结果表明，含PVB的复合材料(PVB/EPCs)总体性能优于不含PVB的环氧复合材料(EPCs)。具体表现为两个方面：第一，在30和40 vol%纤维比例下，PVB显著提高了拉伸和弯曲强度，但模量值略有下降；第二，在50 vol%纤维比例下，PVB不仅提高了强度值，还显著增加了模量值。这一现象可能归因于50 vol%比例下纤维/基体相容性的提高。而EPCs性能的下降可能源于微裂纹的产生和纤维-基体界面的削弱。

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