自组装NBR/Nomex纳米纤维作为轻质橡胶非织造布用于阻止环氧树脂碳纤维增强复合材料分层

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分层问题仍然限制了碳纤维增强复合材料（CFRP）等高性能复合材料层板广泛应用于金属替代。纳米纤维垫层间插是公认的减少分层的有效方法，但纳米改性可能严重影响层板的热机械性能，尤其是在引入软质材料时。本研究通过采用橡胶性丁腈橡胶（NBR）/Nomex混合纳米纤维完全规避了这一限制：CFRP纳米改性后既不降低层板刚度，也不降低玻璃化转变温度（Tg）。采用单针静电纺丝技术制备了含NBR质量分数高达60%的稳定非交联纳米纤维，并进行了形貌、热性能、光谱和力学表征。通过选择性去除橡胶成分，揭示了NBR和Nomex在纳米纤维中形成的特殊自组装结构，包括准核壳纳米纤维或纤维束状分级结构，具体取决于电纺工艺条件（分别为1.10和0.20 mL/h）。Mode I和Mode II加载试验表明，橡胶纳米纤维改性CFRP的层间断裂韧性显著提高，特别是GI提升高达+180%，GII提升虽然较为温和但仍显著（最优情况下+40%）。两种纳米纤维形貌（准核壳和纤维束状）对分层抗力的改善作用不同，表明橡胶在纳米纤维中的位置对增韧作用有重要影响。准核壳纳米纤维形貌提供了最佳的增强效果，同时生产效率最高。相比之下，纯Nomex纳米纤维严重恶化了层间断裂韧性（GI降低高达-70%），表现为脱模膜作用。所获得的分层抗力改善，结合原始层板刚度和Tg的保持，为NBR/Nomex橡胶纳米纤维垫在复合材料层板中的广泛可靠应用奠定了基础。

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