聚丙烯纤维/聚乙烯基体界面粘结增强的聚合物纤维增强聚合物复合材料

摘要整理

自增强复合材料（SRCs）由同一热塑性聚合物制成的增强纤维和基体组成，具有轻量化、可回收性和可持续性优势。然而，关于增强热塑性聚合物纤维与基体热塑性聚合物不同的复合材料研究有限。本研究以聚丙烯纤维和聚乙烯基体为例，重点研究此类复合材料的力学性能，并探索不同表面改性方法以增强纤维/基体界面粘结。研究表明，采用含正丁基乙酸酯的商用粘合促进剂进行表面处理，可将聚丙烯纤维与聚乙烯基体间的界面剪切强度提高145%，相比其他改性方法效果显著。增加嵌入基体中的聚合物纤维长度可显著提升比界面能。因此，采用表面处理的织造聚丙烯织物和聚乙烯基体制备的热塑性聚合物纤维增强聚合物（PFRPs）复合材料，其拉伸强度提高20%，韧性提高65%（相比未处理的PFRPs）。研究还表明，所研究织造PFRPs的比力学性能（按复合材料密度归一化）在单轴拉伸条件下与未处理的SRCs相当。特别地，在相同纤维体积分数下，其延伸率至少比碳纤维/玻纤/芳纶增强聚合物高6倍。对此类复合材料的研究和表面改性方法的探索代表了热塑性PFRPs领域的重要进展，为解决可回收性和可持续性问题提供了有效方案。

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