海水环境对多壁碳纳米管改性玻纤/环氧树脂层合板层间断裂韧性的影响

摘要整理

本研究调查了海水老化对预浸料工艺制备的织物玻纤/环氧树脂层合板（含和不含多壁碳纳米管）的I型和II型层间断裂韧性（GIC和GIIC）的影响。首先研究了多尺度复合材料层合板在70°C海水环境中老化约3912 h的吸湿行为，随后进行了I型和II型断裂测试，并对各材料体系和工况条件下的GIC和GIIC进行了对比分析。实验结果表明，海水老化对多尺度复合材料层合板的GIC产生显著影响，这主要源于基体塑化和纤维桥接作用。湿态玻纤/环氧树脂层合板的GIC相比干态纯树脂层合板（不含MWCNTs）提高约50%。研究发现，多壁碳纳米管的引入使复合材料层合板的GIIC适度增加（约8%），这是由于碳纳米管在分层过程中诱发的额外增韧机制。扫描电子显微镜分析表明，由于海水老化对聚合物基体和纤维/基体界面的影响，复合材料层合板的断裂表面形貌从脆性（光滑表面）转变为韧性（粗糙表面）。研究结果为海洋环保应用中玻纤增强复合材料的耐久性评估提供了重要参考。

相关论文