磨碎玻纤填料对玻纤/环氧树脂复合材料层间断裂韧性的影响

摘要整理

本研究旨在通过添加磨碎玻纤填料改善玻纤/环氧树脂复合材料层板（玻纤含量50 wt.%）的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性。磨碎玻纤以不同质量分数（相对于环氧树脂质量的2.5%、5%、7.5%和10%）添加至层间树脂中。填料在层间的引入通过提供桥接效应增强了层间抗分层性能，需要更多能量来启动层间裂纹，从而提高了断裂韧性。当添加5% wt.的磨碎玻纤填料时，Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性及弯曲强度获得最大增幅。机制分析表明，由于大量磨碎玻纤填料垂直于裂纹路径取向，裂纹扩展得到稳定化，甚至出现裂纹阻止/偏转现象。然而，在更高填料含量下，由于填料在层间/层内树脂通道中的团聚和分散不均匀，导致应力集中趋势增加，与基体粘结性能下降，最终导致断裂韧性、强度和断裂应变降低。扫描电子显微镜（SEM）对断裂面的分析揭示了多种增韧机制，包括裂纹偏转、单个填料脱粘和填料/基体相互锁定等，这些机制以不同方式协同改善了复合材料的断裂韧性。

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