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聚氧化乙烯的新应用领域:PEO纳米纤维作为环氧树脂增韧剂用于CFRP层间断裂韧性改善

New Application Field of Polyethylene Oxide: PEO Nanofibers as Epoxy Toughener for Effective CFRP Delamination Resistance Improvement

Emanuele Maccaferri, Jacopo Ortolani, Laura Mazzocchetti, Tiziana Benelli, Tommaso Maria Brugo, Andrea Zucchelli, Loris Giorgini · University of Bologna
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期刊 / 来源ACS Omega
卷/期/页7 / 27 / 23189-23200
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关键词:聚氧化乙烯纳米纤维碳纤维增强复合材料层间断裂韧性电纺增韧改性层间分层环氧树脂

摘要整理

层间分层是影响所有层状复合材料的最严重缺陷。纳米纤维垫层插层是提高层间断裂韧性的有效方法,采用聚己内酯和聚酰胺等热塑性聚合物非织造布已成为常见且成熟的技术。本研究首次提出将电纺聚氧化乙烯(PEO)纳米纤维作为增强层应用于环氧树脂基碳纤维增强复合材料(CFRP)层板中,以阻止分层。虽然PEO纳米纤维在医疗和医疗保健领域应用广泛,但其作为复合材料增韧剂的应用尚属空白。PEO改性CFRP层板在Mode I加载下显示出显著的层间断裂韧性改善:GI,C和GI,R分别提高60%和221%。裂纹路径分析显示多个裂纹平面,分层表面显示发生了广泛的相分离现象,证实了基体的高增韧效果。在Mode II加载下,GII增强约20%。尽管复合材料固化过程中出现广泛的相分离,但水洗不影响表面分层形貌,表明PEO改性层板具有足够的耐湿性。此外,通过三点弯曲和动力学机械分析测试,PEO改性层板基本保持了原有的刚度和玻璃化转变温度(Tg)。研究结果为PEO纳米纤维膜作为阻止环氧树脂基复合材料层板分层的新型有效方案奠定了基础。

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