等离子体处理层间热塑性薄膜对层间纤维混杂复合材料分层的影响

摘要整理

通过采用具有稳定损伤过程（即无灾难性分层）的复合材料，可以开发出安全、轻质、高性能的工程结构。层间混杂复合材料通过抑制灾难性层间分层可实现稳定失效。本文详细分析了聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）或聚苯乙烯（PS）薄膜夹层碳玻纤/环氧混杂复合材料中的分层现象。ABS薄膜增韧了混杂层板的界面，使材料获得更高的模式II层间断裂韧性（GIIC）、分层应力（σdel），并消除了参考基准材料（无夹层薄膜）在拉伸试验中观察到的应力跌落现象。此外，通过氧等离子体处理ABS薄膜实现了稳定行为。含PS薄膜的混杂复合材料的力学性能（GIIC和σdel）初期降低，但经氧等离子体处理后得到提升。等离子体处理在PS表面引入了O-C=O和O-C-O-O官能团，促进了环氧树脂与PS的相互作用。显微镜分析证实了增韧机制，即裂纹偏转，等离子体处理的PS通过该机制稳定了分层。研究结果表明，等离子体表面改性是改善热塑性薄膜与环氧基体相容性、提高层间混杂复合材料抗分层性能的有效手段。

相关论文