PVP塑性界面层对CF／VE复合材料性能的影响.pdfVIP

维普资讯 第19卷第5期 高分子材料科学与工程 v01．19，N。．5 2003年 9月 POLYMER MATERIALSSCIENCE AND ENGINEERING Sept．2003 PVP塑性界面层对 CF／VE复合材料性能的影响 于运花，王成忠，杨小平 (北京化工大学炭纤维及复合材料研究所，北京 100029) 摘要：用热塑性聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)对商用炭纤雏(CF)表面进行不同的涂覆处理后，制备了炭纤维 ／ 乙烯基酯树脂基单向复合材料 (CF／VE)。研究了PVP塑性界面层对复合材料的层 问剪切强度 (ILSS)、 弯曲性能、断 形貌及动态热机械性能的影响。结果表明。在炭纤维保持原环氧上胶层的基础上直接涂 覆 PVP时。复合材料 的ILSS和弯曲性能提高，纤维与 乙烯基酯树脂基体的粘结性能得到改善 ；炭纤维 脱除原环氧上胶层后涂覆 PVP时。复合材料 的 ILSS和弯曲强度 降低 ，纤维与基体的粘结性能变差 ；塑 性 PVP界面层 的存在使复合材料 的玻璃化转变温度 ( )和弯 曲模量提高，储能模量(E，)和能量损耗增 大 。 关键词：炭纤维；乙烯基酯树脂；复合材料；涂覆；界面 中图分类号 ：TB332 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000--7555(2003)05—0208—04 炭纤维 乙烯基酯树脂复合材料以其高强、 炭纤维 (AS4—12K，环氧树脂上胶层)：美 国 质轻、耐腐蚀及快速固化等特点在石油化工 、建 HEXCEL 公 司 生 产；乙 烯 基 酯 树 脂 筑工程等领域应用 日益扩大。但是，由于 目前市 (Hetron922)：美国Ashland公司生产 ；过苯 甲 售炭纤维 的表面一般涂覆环氧树脂上胶层 ，以 酸叔丁酯 ：10h半衰期温度为 105℃；聚 乙烯 乙烯基酯树脂为基体时，因其固化机理与环氧 吡咯烷酮 (PVP)：相对分子质量 30×10，化学 树脂不同，原有 的上胶层反而起到界面隔离作 纯 。 用 ，使得炭纤维与 乙烯基酯树脂的界面粘结性 I．2 复合材料制备 能较差 ，所以需要进行界面处理[1]。目前 ，纤维 将炭纤维丝束在丙酮中回流半小时以上， 增强树脂基复合材料 的界面处理方法很多口]， 以脱 除表面的上胶层；在 自制的连续涂覆装置 其 中，在纤维和基体之间引入聚合物过渡层的 上分别将脱胶与未脱胶的炭纤维 以35cm／min 方法 ，可改善纤维与基体的粘结 ，或调节界面内 的速度通过 2 的PVP水溶液 ，烘干后涂上与 应力 ，减缓应力集中，从而改善复合材料的层间 固化剂按 100：1的比例混合均匀的乙烯基酯 剪切强度或其他性能[3]。本文选用水溶性的 树脂，并给予一定的张力，在宽 ×厚 ×长为 6 热塑性 PVP对炭纤维进行表面涂覆处理 ，制备 mm×2mm×250mm 的模具中加压固化 (其 了炭纤维／乙烯基酯树脂单向复合材料。同时， 中炭纤维体积含量 60 )，125℃固化0．5h之 分析了PVP塑性界面层的存在对复合材料静 后 ，继续在 150℃固化 1h。 态力学性能、弯曲断 口形貌以及动态热机械性 I．3 分析测试 能的影响。 · 在 INSTRON一1121万能材料试验机上 ，分 别按照GB3356—82和JCB3357--82进行复合 1 实验部分 材料的弯 曲和剪切性能测试；用动态热机械分 1．1 主要原料 析仪 (DMTA，RheometyicofScientificInc．) 收稿 日期：20