蓖麻油聚氨酯基体植物纤维夹层复合材料的评估——面板和蜂窝芯采用3D打印工艺

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夹层板广泛应用于海洋和航空航天工业中，以承受弯曲产生的拉伸、压缩和剪切应力。夹层复合材料的面板通常采用铝等金属或聚合物基体复合材料制造，但目前文献中尚无采用蓖麻油聚氨酯基体的研究。芯材需保持面板间距并具有垂直于面板的刚性。本研究首先考察了碱处理对剑麻纤维与蓖麻油聚氨酯粘接性能的影响。全球范围内尚无该树脂与植物纤维粘接的相关研究。通过三点弯曲试验评估夹层板性能，其中面板采用经碱处理的剑麻纤维增强复合材料（NaOH质量分数10%，浸泡时间4 h），基体为蓖麻油聚氨酯。蜂窝芯采用3D打印工艺制造，对比了PETG和PLA两种打印材料以及两种不同芯材高度的性能。拉伸试验结果表明，经化学处理的剑麻纤维/蓖麻油聚氨酯复合材料可用于夹层结构，但应力水平比环氧树脂基体低约50%。剑麻面板/蓖麻油聚氨酯与3D打印蜂窝芯的组合结构表现出良好性能，实现了可再生、可持续和环保材料的应用。在所有试验中，PETG芯材强度比PLA高21%~32%，变形量低0.5%~3.6%；PLA复合材料质量更轻，芯材密度比PETG低13.8%；增加蜂窝芯高度可提高其强度。

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