氧化石墨烯静电自组装增强玄武岩纤维织物增强聚酰胺6复合材料层板的力学和摩擦学性能

摘要整理

探索简便、高效且可实用的界面优化方法对提升玄武岩纤维（BF）织物增强热塑性复合材料层板的综合性能具有重要意义。本研究通过静电自组装方法在玄武岩纤维织物表面引入氧化石墨烯（GO），以改善玄武岩纤维增强聚酰胺6（PA6）复合材料层板（BF/PA6）的界面结合，从而增强复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。研究表明，GO的静电自组装显著提高了玄武岩纤维织物的表面粗糙度、润湿性、表面能和表面化学活性，同时未对纤维本体结构造成损伤。当GO浓度为0.8 g/L时，BF/PA6复合材料的层间剪切强度、冲击强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了85.1%、43.2%、53.2%和63.4%，平均摩擦系数和磨损率分别降低了15.2%和40.5%。引入的均匀分布GO通过在玄武岩纤维织物与PA6基体之间产生机械啮合、相似相容性和化学交联，强化了纤维织物增强热塑性复合材料的界面结合。界面结合增强后，复合材料的应力损伤抗力显著提升。在摩擦往复应力作用下，GO抑制了微裂纹的产生和扩展，形成摩擦转移膜发挥固体润滑和抗磨作用，并增强了复合材料的热稳定性以减轻摩擦热损伤。本研究提供的玄武岩纤维织物增强热塑性复合材料界面增强方法具有简便、环保、高效的特点，具有良好的应用前景。

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