c热塑性聚合物复合材料的界面特性研究.pdfVIP

第# 卷! 第$ 期 中山大学学报（自然科学版） 3567 #! .57 $ ! $%% 年! ’ 月 ()*(! +),-.*,(/01! .(*0/(2,01! 0.,3-/+,*(*,+! +0.4(*+-., 1897 ! $%% ! 链状纤维增强热塑性聚合物复合材料的界面特性研究! 逯小龙，张! 艺，许家瑞 （中山大学化学与化学工程学院: : 聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室，广东广州;%$; ） 摘! 要：设计制备了一种呈链条链节规则分布的“链状”异形聚酰胺纤维，以聚丙烯为基体，通过单丝拔出实 验来研究链状异形纤维的形态对纤维与基体界面性能的影响。与普通的平直纤维相比，埋入不同长度链状纤维 的试样的单丝拔出过程出现了一些有趣的现象，其应力= 位移曲线上出现了多个峰，而且峰的数目与所埋入纤 维的链节数目相对应。通过对单丝拔出实验和拔出功的比较，初步证明了链状纤维可以同时提高弱界面结合的 纤维增强树脂基复合材料的强度和韧性。 关键词：链状纤维；单丝拔出；短纤维增强 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： *’’$! ! (! ! %;$?@#;? （$%% ）%$@%%@% ! ! 短纤维增强树脂基复合材料因其具有良好的加 维与热塑性聚合物间的界面特性，并讨论界面特性 工成型性而在实际生产中得到广泛的应用。但短纤 对材料性能的影响。 维端部易引起应力集中，诱发基体裂纹的产生，导 ! 实验部分 致复合材料的强度和韧性降低。为了改善短纤维复 合材料的性能，人们采用了许多物理或化学的方法 7 ! 原材料 对纤维进行表面改性，以改善纤维与基体的界面粘 聚酰胺纤维：直径为%7 ’ JJ ，广东中山键亚 结以及减轻纤维末端的应力集中。虽然强的界面粘 有限公司产品。纤维的拉伸强度分别为;;% 1M8 ， 结有利于应力有效地从基体向纤维传递，使复合材 拉伸弹性模量为7 ; NM8，断裂伸长率为’%O 。 料的强度提高，却往往导致复合材料的韧性降低。 聚丙烯树脂：牌号)*+%% ，广州石化有限公 而弱的界面粘结可通过产生界面脱粘和纤维拔出而 司产品，熔体黏度为%7 $; H : JBC 。 使裂纹钝化，改善了复合材料的韧性，但又引起材 7 $! 链状纤维的制备 料强度的降低。近年来，受生物复合材料研究的启 经过表面处理的纤维在特制模具中施加一定的 发，在材料设计时引入了“仿生设计”（AB5 = BC@ 压力并保压一定时间。所形成的链状纤维如图 所 ［］和“纤维形态设计”（IBAF9 J59@ 示：纤维上的每一节圆柱体和一节椭圆柱体构成一 DEB9FG GFDBHC ） ［$ ］的概念，以期望改善纤维与基体 个“链节”，每个链节长约’7 ; JJ ，其中圆柱体 EK565HL GFDBHC ） 的界面作用，目前文献上已报道的有哑铃状或骨形 长约7 ; JJ，椭圆柱体长约$ JJ ，纤维依其长度 纤维［’ = ］ ［$ ］ ［; ］ 可包含一个或多个链节。本文制作了直径为%7 ’ 、分形树状纤维 、螺旋形纤维 等。 在本文的研究中，我们设计了一种链状纤维， JJ 链状纤维。 纤维中的每一个链节由一节圆柱体和一节椭圆柱体 组成，两种形状依次交替，形成规则分布的形似链 节状的纤维。与文献报道的骨形纤维相比，链状纤 维与骨形纤维均能锚固于基体中，可有效的传递载 荷，在纤维拔出过程可以产生界面摩擦，提高纤维 的拨出功；但骨形纤维对凸出部分仅在纤维的两 端，而链状纤维的凸出部分则交替分布于整根纤 图! 链状纤维的显微镜照片