多尺度增强玄武岩纤维/环氧复合材料的界面相互作用、力学性能和热稳定性增强

摘要整理

本研究采用手工铺层和热压成型工艺制备了多尺度增强环氧树脂复合材料。以硅烷偶联剂KH560改性玄武岩纤维（BF）作为主增强体，通过浸渍法将羧基化多壁碳纳米管（CNTs）接枝到改性BF表面，实现BF/CNTs多尺度增强。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征结果表明KH560已成功接枝到BF表面。扫描电子显微镜（SEM）观察显示改性后树脂与BF的粘着性显著提高，复合材料界面相互作用增强。研究发现KH560的质量分数是影响CNT固定效率和复合材料力学性能的关键参数。当KH560最优质量分数为5%时，改性复合材料（BF-5%KH560-CNT/EP）相比洗涤玄武岩纤维复合材料（BF-washed/EP），拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度（ILSS）分别提高了12.5%、20.9%和25.5%，这得益于更高效的载荷转移。此外，与BF-washed/EP相比，BF-5%KH560-CNT/EP的分解起始温度从387°C提升至396°C，最大分解速率温度从400°C提升至408°C，残留物质量增加了5.8%，表明热稳定性显著改善。

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