材料抵抗裂紋擴(kuò)展斷裂的韌性性能稱(chēng)為斷裂韌性。是材料抵抗脆性破壞的韌性參數(shù)。是度量材料的韌性好壞的一個(gè)定量指標(biāo)。在復(fù)合材料中用作衡量分層抗力的指標(biāo)。在本實(shí)驗(yàn)中,使用雙懸臂梁試驗(yàn)和ASTM D 5528中的修正梁理論,獲得了MTM57/T700S (24K)-300-35%RW材料制成的12層單向?qū)雍习宓牧鸭y能量釋放率(裂紋開(kāi)始時(shí)間)。
針對(duì)復(fù)合材料增韌方式通常有以下幾種,針對(duì)每種材料特性,優(yōu)缺點(diǎn)如下:
增韌顆粒通常為高分子化合物,能與樹(shù)脂混溶,含有活性基團(tuán),可以參與樹(shù)脂的固化反應(yīng),提高斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度,但熱變形溫度有所下降,這種物質(zhì)稱(chēng)之為增柔劑(增韌顆粒),
增韌顆粒加入樹(shù)脂中的增韌顆粒分散性差,能夠形成高和低顆粒密度區(qū)域,進(jìn)而降低復(fù)合材料的性能。此外,在固化過(guò)程中,韌性增強(qiáng)顆粒會(huì)在樹(shù)脂中流動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致更加不均勻的顆粒分布。韌性增強(qiáng)顆粒還會(huì)增加樹(shù)脂的粘性,使樹(shù)脂特別不適合用非熱壓罐加工方法制造的層合板,而且會(huì)增加層合板的厚度,降低層合板的平面剛度和強(qiáng)度,并有可能降低復(fù)合材料層合板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。
在層間區(qū)域使用聚合物膜的復(fù)合材料增韌技術(shù)會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂流動(dòng)性差、孔隙率和樹(shù)脂與膜之間的附著力差,這種方法通常不適合與液體成型工藝一起使用。
預(yù)浸料材料的交錯(cuò)膜往往是僵硬的,無(wú)粘性和難以使用。在層合板中使用微纖維膜可以提高抗沖擊性,但往往對(duì)其他復(fù)合材料的機(jī)械和物理性能有不利影響。
此外,添加大量的超細(xì)纖維膜可能導(dǎo)致層合板的重量和厚度增加。
納米纖維膜Xantu. Layr是非常精細(xì)的纖維材料,采用靜電紡絲工藝,將連續(xù)的千米長(zhǎng)的納米纖維沉積到無(wú)紡布載體中。 在幾乎不增加任何厚度和重量的情況下,改善復(fù)合材料的斷裂韌性、沖擊強(qiáng)度之后的壓縮(CAI)和抗疲勞強(qiáng)度。
以下是加入增韌顆粒的增韌數(shù)據(jù)對(duì)比:
加入納米纖維膜、聚合物膜的數(shù)據(jù):
納米顆粒 VIR10 增韌 (805.96-544.70)/544.7=47.96%
納米顆粒 VIR30 增韌 (757.65-544.70)/544.7=39.09%
納米纖維膜 1.5gsm 增韌 (971.73-544.7)/544.7=78.40%
納米纖維膜 4.5gsm 增韌(908.58-544.7)/544.7=66.80%
實(shí)驗(yàn)表明,在ASTM D 5528實(shí)驗(yàn)前提下,以上三種材料分別進(jìn)行模式I 斷裂韌性實(shí)驗(yàn),其中聚合物膜為19.84%,增韌顆粒VIR為47.96%,而大連義邦納米纖維增韌膜 1.5gsm 最高可提升層間斷裂韌性78.40%,數(shù)據(jù)遠(yuǎn)高于增韌顆粒和聚合物膜,可廣泛適用于熱固性樹(shù)脂基碳纖維韌性增強(qiáng)。
納米纖維增韌膜在不增加重量和厚度的情況下,可顯著提升產(chǎn)品的斷裂韌性,提高抗沖擊,抗分層和耐疲勞特性,減震吸能提升樹(shù)脂韌性,改善碳纖復(fù)合材料的脆性,在軍工、航空、汽車(chē)、高端體育用品等領(lǐng)域,對(duì)提升CAI值上限有顯著效果。