PMMA耦合层对新型室温固化丙烯酸热塑性复合材料与环氧基复合材料超声焊接强度的增强效果

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超声焊接技术具有焊接时间短、能耗低的优势，是复合材料连接的高效方法。本研究采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）耦合中间层，优化了碳纤维/Elium®热塑性复合材料与碳纤维/环氧复合材料的超声焊接性能。通过静态搭接剪切强度（LSS）测试量化焊接强度。研究在环氧复合材料粘接面上制备PMMA耦合层，以改善界面性能并增强焊接性能。结果表明，采用PMMA耦合层的Elium-环氧复合材料（EL-EP_0.25_0.25）的LSS比未加耦合层的EL-EP提高了190%，验证了热塑性耦合中间层策略的有效性。最优焊接时间为2s，相比胶粘剂粘接所需的10min大幅缩短。扫描电子显微镜观察表明，环氧树脂与PMMA/Elium基体界面呈粗糙表面，焊接过程中基本保持不变；远离界面处出现更粗糙的纹理结构。倒数第二层对焊接强度影响甚微，焊接后未观察到界面变化。断口形貌分析显示，最高LSS配置呈现剪切尖端、基体塑性变形、纤维压痕、纤维拔出及基体与纤维间良好粘结等特征。研究成果为Elium®与环氧复合材料的连接提供了新途径，可应用于运动器材和消费品等需要选择性增强的领域。后续研究将探索不同填料颗粒和耦合层组合，以进一步提升焊接性能。

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