綜述了熱塑性碳纖維復(fù)合材料界面研究的新進(jìn)展。指出由于熱塑性復(fù)合材料基佴_樹(shù)脂是高聚物,熔體粘度很大,很難均勻地分布在增強(qiáng)纖維之中并與纖維形成良好浸漬,存在界面結(jié)合不良的問(wèn)題,因此對(duì)其界面優(yōu)化設(shè)計(jì)要有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。界面上沒(méi)有化學(xué)鍵結(jié)合,界面結(jié)合不良,但只靠短化學(xué)鍵的連接,界面結(jié)合也不良,必須有~個(gè)強(qiáng)韌結(jié)臺(tái)的界面,既有強(qiáng)結(jié)合又具有界面松弛能力同時(shí)又能與高聚物基體融合的界面緩沖層的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于Plueddemann偶聯(lián)劑的概念中偶聯(lián)劑“必須成為樹(shù)脂的一部分”,作者認(rèn)為最好的方法是就是樹(shù)脂本身,即它既與纖維化學(xué)鍵鍵合,又與樹(shù)脂良好相容,界面匹配,這將是熱塑性復(fù)合材料界面層設(shè)計(jì)的一種新方法。
熱塑性纖維復(fù)合材料可以直接在溫度和壓力作用下模壓或擠出、注射等快速成型,具有制造周期短,制品斷裂伸長(zhǎng)率較大,吸水性小,損傷容易修補(bǔ)、零部件之間的連接可以采用各種焊接方法,且其廢料和邊角料可回收使用等優(yōu)點(diǎn)。高性能的熱塑性樹(shù)脂具有較高的熱形變溫度,有的可高于260℃,而且還可以在成型后采用電子束、Y一射線、等離子體輻射等方法使它們交聯(lián),從而進(jìn)一步提高其耐熱性。因此上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始,熱塑性纖維復(fù)合材料的研究便引起人們的廣泛重視。圍繞著如何提高纖維復(fù)合材料性能方面,人們從以下四個(gè)方面開(kāi)展了大量的研究工作:(1)合理的復(fù)合工藝;(2)纖維的合成與選擇;(3)高性能樹(shù)脂的發(fā)展;(4)界面層與界面層設(shè)計(jì)。在固定了纖維與基體的體系中,界面層的作用便顯得非常重要。
纖維復(fù)合材料有機(jī)地結(jié)合了纖維和基體材料的優(yōu)點(diǎn),外界的載荷通過(guò)基體與纖維界面的剪切作用而傳遞給纖維,纖維承擔(dān)起主要的載荷,使復(fù)合材料整體呈現(xiàn)出高強(qiáng)度、高模量是的特征。在纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中,界面層在復(fù)合材料中所占的比例很大,纖維(5~7 cm)復(fù)合材料每100cm3體積中,界面面積為3~7 X106cm2,因此研究纖維與基體之間應(yīng)力傳遞橋梁的界面作用,研究界面層優(yōu)化設(shè)計(jì)及其與復(fù)合材料性能之間的關(guān)系,即復(fù)合材料界面工程,是復(fù)合材料研究的一個(gè)重要領(lǐng)域,其重要性也得到了廣泛的承認(rèn)。
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