高性能有机纤维增强复合材料的界面性能研究
纤维增强复合材料的界面性能研究
纤维增强复合材料的界面性能研究纤维增强复合材料在航空航天、汽车制造、建筑等领域有着广泛的应用。
它的优点包括高强度、轻质化以及良好的耐腐蚀性能。
而这些优点的实现，往往与纤维与基体之间的界面性能密切相关。
本文将讨论纤维增强复合材料界面性能的研究。
在纤维增强复合材料中，纤维与基体的界面起到了相互连接的作用。
界面结构的优劣直接影响着复合材料的力学性能。
较好的界面性能可以增加纤维与基体之间的相互作用力，从而提高材料的强度、刚度和韧性。
而较差的界面性能则容易导致界面剥离、孔洞和裂纹的形成，从而削弱材料的力学性能。
纤维与基体之间的界面性能可以通过多种方式进行研究。
一种常用的方法是使用界面试验技术，包括剥离试验、剪切试验和压缩试验等。
这些试验可以测量纤维与基体之间的界面黏合强度，从而评估界面性能。
同时，界面试验还可以用于研究不同界面处理方法对界面性能的影响。
常见的界面处理方法包括表面改性、化学涂层和界面改性剂等。
另一种研究纤维增强复合材料界面性能的方法是使用计算模拟。
通过建立界面模型，可以模拟纤维与基体之间的相互作用力。
这种方法可以定量地评估不同界面结构对界面性能的影响，并优化界面结构以达到更好的性能。
在计算模拟中，常用的方法包括分子动力学模拟和有限元分析等。
除了界面性能的研究方法，还有一些研究重点值得关注。
首先是界面的化学相容性。
纤维和基体材料往往具有不同的化学性质，因此界面的化学相容性是确保良好界面性能的重要因素。
通过选择合适的纤维和基体材料，或者使用相容性增强剂，可以改善界面的化学相容性。
其次是界面的物理结构。
界面的物理结构包括界面层的厚度和粘附层的形貌等。
界面层的厚度可以影响纤维与基体的相互作用力，从而影响界面性能。
而粘附层的形貌则直接影响着界面的机械性能。
因此，研究界面层的厚度和粘附层的形貌对于理解界面性能具有重要意义。
最后是界面的结构调控。
通过采用界面改性剂、纳米填料和纳米结构调控等方法，可以改善纤维增强复合材料的界面性能。
关于芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料用树脂基体的研究
关于芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料用树脂基体的研究芳纶纤维是一种由芳香族环和酰胺基组成的高性能纤维，具有良好的力学性能、耐热性、耐化学性和耐磨性。
但是，芳纶纤维的表面性质使其与树脂基体之间的粘结力较弱，且芳纶纤维与树脂基体的界面相容性差。
为了克服这些问题，研究人员对芳纶纤维进行了改性，并将其与树脂基体制备成芳纶纤维增强复合材料。
芳纶纤维的改性主要包括表面改性和化学改性两种方法。
表面改性主要是通过表面处理剂来提高芳纶纤维与树脂基体之间的粘结力，其中常用的表面处理剂有硅烷偶联剂、锡酸酯、聚酰胺胺等。
这些表面处理剂可以增加纤维表面的活性基团，从而使纤维与树脂基体之间的粘结力增强。
化学改性则是通过改变芳纶纤维分子结构来提高其与树脂基体之间的粘结力。
常见的化学改性方法包括芳纶纤维的氧化、酰化和覆有活性金属等。
芳纶纤维增强复合材料的树脂基体一般选择环氧树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺等，这些树脂具有较好的高温稳定性和力学性能。
在制备过程中，首先将芳纶纤维浸渍于树脂基体中，然后通过热固化或化学固化使树脂基体固化成型。
通过这种方式，芳纶纤维和树脂基体可以有效地结合在一起，形成一种具有高强度和高耐热性的材料。
芳纶纤维增强复合材料的研究主要围绕着改善纤维-基体界面粘结、提高材料的力学性能和耐热性等方面展开。
研究人员发现，通过表面处理剂的添加可以有效提高芳纶纤维与树脂基体之间的粘结强度，并且改善界面相容性。
此外，通过优化纤维体积分数和纤维布置方式，可以进一步提高复合材料的力学性能。
同时，研究人员也开展了对芳纶纤维增强复合材料的热性能、耐化学性等方面的研究。
总之，芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料的研究在提高材料的力学性能、耐热性和耐化学性方面取得了很大的进展。
随着科学技术的不断发展，相信这一领域的研究将会进一步完善，并应用于更广泛的领域中。
混凝土中纤维增强复合材料的环保性能研究
混凝土中纤维增强复合材料的环保性能研究摘要：混凝土是建筑工程中常用的一种材料，但是其自身的性能和耐久性受到了很多的限制。
近年来，纤维增强复合材料被广泛应用于混凝土中，以提高混凝土的力学性能和耐久性。
本文主要探讨了纤维增强复合材料在混凝土中的应用，着重研究了其环保性能，包括对环境的影响、可持续性等。
结果表明，纤维增强复合材料在混凝土中的应用可以有效地提高混凝土的力学性能和耐久性，同时也具有较好的环保性能。
关键词：混凝土；纤维增强复合材料；环保性能1. 引言混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，但是其自身的性能和耐久性受到了很多的限制。
近年来，纤维增强复合材料被广泛应用于混凝土中，以提高混凝土的力学性能和耐久性。
纤维增强复合材料是指将纤维和基体材料组合在一起形成的复合材料，其中纤维通常是高强度的玻璃纤维、碳纤维等，而基体材料通常是聚合物、金属等。
纤维增强复合材料具有轻质、高强度、高刚度、高耐久性等优点，因此在混凝土中的应用也越来越受到重视。
本文主要探讨了纤维增强复合材料在混凝土中的应用，着重研究了其环保性能。
2. 纤维增强复合材料在混凝土中的应用2.1 纤维增强混凝土纤维增强混凝土是指将纤维添加到混凝土中，以提高混凝土的力学性能和耐久性。
纤维通常是高强度的玻璃纤维、碳纤维等，其添加可以使混凝土的抗拉强度和抗裂性能得到显著提高。
同时，纤维还可以增强混凝土的耐久性，如防止混凝土的开裂、抗冻融性能等。
2.2 纤维增强水泥基复合材料纤维增强水泥基复合材料是指将纤维和水泥基材料组合在一起形成的复合材料，其中纤维通常是高强度的玻璃纤维、碳纤维等，而水泥基材料则是一种水泥基的复合材料。
纤维增强水泥基复合材料具有轻质、高强度、高刚度、高耐久性等优点，因此在混凝土中的应用也越来越受到重视。
3. 纤维增强复合材料在混凝土中的环保性能3.1 环境影响纤维增强复合材料在混凝土中的应用会对环境产生一定的影响。
首先，纤维增强复合材料需要一定的能源和资源才能生产，因此其生产过程会对环境产生一定的影响。
纤维增强复合材料的制备与性能研究
纤维增强复合材料的制备与性能研究一、引言纤维增强复合材料是一种在结构和性能方面都具有优异特点的材料，因此在航空、航天、汽车、船舶和医疗领域等得到广泛应用。
本文将详细介绍纤维增强复合材料的制备和性能研究。
二、纤维增强复合材料的制备1.纤维的选择纤维是制备纤维增强复合材料的重要组成部分，其性能直接影响材料的性能。
常用的纤维有玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等。
玻璃纤维具有低成本、良好的耐磨性和耐腐蚀性等优点，适合制备一些低强度要求的复合材料。
碳纤维具有良好的强度、刚度、疲劳寿命和高温稳定性，适合制备高强度、高刚度要求的复合材料。
芳纶纤维具有较高的强度和模量、优异的耐热性和耐化学品性，适合制备高性能的复合材料。
2.基体的选择基体是纤维增强复合材料的另一重要组成部分，其作用是固定和支撑纤维。
通常选择热固性树脂（如环氧树脂、酚醛树脂）作为基体。
这类树脂具有优异的粘接性能和化学稳定性，对纤维的保护效果良好。
同时，可以通过调整树脂的成分和添加剂来改变复合材料的性能。
3.制备方法（1）手工层叠法手工层叠法是制备纤维增强复合材料最基本也最常用的方法之一。
它的主要步骤是将预制好的纤维放置在模具中，再涂上树脂，反复重复这个过程，直到达到所需厚度。
（2）预浸法预浸法是将纤维预先浸渍在树脂中，经过初步固化后再放入模具中进行二次加固。
这种方法可以提高纤维与基体之间的结合强度。
（3）重叠法重叠法是将多层预制好的带有树脂涂层的纤维片重叠在一起，压缩成所需形状，然后进行固化。
（4）自动化生产方法随着科技的发展，自动化生产方法也越来越流行。
其中最常见的方法是采用自动化织机进行生产，该方法具有速度快、质量稳定等优点。
三、纤维增强复合材料的性能研究1.力学性能纤维增强复合材料的强度、刚度和疲劳寿命等力学性能是其最重要的性能之一。
通过实验测试方法可以获得这些性能参数，一般采用拉伸试验、弯曲试验和剪切试验等方法测量不同方向的应力应变曲线，进而计算出复合材料的力学性能参数。
纤维增强CFPPPS复合材料的制备与性能表征
塑料工业ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹ第４９卷第３期２０２１年３月纤维增强ＣＦＰ/ＰＰＳ复合材料的制备与性能表征李继涛ꎬ王㊀淼ꎬ邵宝刚ꎬ相鹏伟∗(中材科技(苏州)有限公司ꎬ江苏苏州２１５０２１)㊀㊀摘要:以碳纤维(ＣＦ)和碳纤维粉末(ＣＦＰ)为导电基体ꎬ制备出导电聚苯硫醚(ＰＰＳ)复合材料ꎮ研究了复合材料的形貌㊁导电及力学性能ꎮ结果表明ꎬＣＦＰ能很好地分散在ＰＰＳ复合材料内部ꎬ复合材料的表面电阻可达到１０３Ωꎮ同纯ＰＰＳ复合材料相比ꎬ导电性能增加了四个数量级ꎻ一定范围内的ＣＦＰ可以提高ＰＰＳ复合材料的拉伸强度和冲击强度ꎻＣＦＰ含量过多时ꎬ复合材料内部因发生团聚而力学性能下降ꎮ关键词:碳纤维粉末ꎻ导电基体ꎻ聚苯硫醚ꎻ复合材料ꎻ形貌ꎻ力学性能中图分类号:ＴＱ３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００５－５７７０(２０２１)０３－００５０－０４ｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １００５－５７７０ ２０２１ ０３ ０１０开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣＦＰ/ＰＰＳＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬＩＪｉ￣ｔａｏꎬＷＡＮＧＭｉａｏꎬＳＨＡＯＢａｏ￣ｇａｎｇꎬＸＩＡＮＧＰｅｎｇ￣ｗｅｉ(ＳｉｎｏｍａＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(Ｓｕｚｈｏｕ)Ｃｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｕｚｈｏｕ２１５０２１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ(ＰＰＳ)ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｕｓｉｎｇｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ(ＣＦ)ａｎｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｐｏｗｄｅｒ(ＣＦＰ).Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎬｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｐｏｗｄｅｒｃａｎｂｅｗｅｌｌｄｉｓｐｅｒｓｅｄｉｎｔｈｅＰＰＳｍａｔｒｉｘꎬａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃａｎｒｅａｃｈ１０３Ω.ＣｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｆｎｅａｔＰＰＳꎬｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｆｏｕｒｏｒｄｅｒｓｏｆｍａｇｎｉｔｕｄｅ.ＴｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＰＰＳｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｕｌｄｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙａｄｄｉｎｇａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｐｏｗｄｅｒ.Ｗｈｅｎｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｐｏｗｄｅｒｉｓｔｏｏｍｕｃｈꎬｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｕｌｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＰｏｗｄｅｒꎻＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＭａｔｒｉｘꎻＰｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅꎻＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎻＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎻＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ聚苯硫醚(ＰＰＳ)是全球六大通用工程塑料之一ꎬ也是全球第一大特种工程塑料[１]ꎮ作为一种有机高分子聚合物ꎬＰＰＳ的机械性能优异ꎬ但不具备导电能力ꎬ需要加入一些导电填料对ＰＰＳ进行改性ꎬ从而使复合材料具备一定的导电性能ꎬ常用的导电材料有碳纤维㊁导电炭黑㊁石墨烯㊁碳纳米管和金属粉末等[２－３]ꎮ袁霞等[４]研究了不同含量碳纳米管和碳纤维填料对ＰＰＳ复合材料力学性能和电导率的影响ꎬ研究得出:在ＰＰＳ中添加２０％的碳纤维(ＣＦ)和１５％的碳纳米管(ＣＮＴｓ)时ꎬ复合材料的力学性能和导电性能最优ꎻ吴兰峰等[５]采用熔融共混的方式制备了ＰＰＳ/ＣＮＴｓ复合材料ꎬ在添加少量的ＣＮＴｓ时ꎬＣＮＴｓ可以在复合材料内部形成导电逾渗网络ꎬ给电子建立起导电传输通路ꎬ从而增加复合材料的导电性能ꎬ而增加ＣＮＴｓ的填充比例后ꎬＣＮＴｓ发生微观聚集和应力传递矛盾导致复合材料的力学性能下降ꎮＣＦ在提升复合材料导电性能的同时ꎬ也可以提升复合材料的力学性能和降低摩擦系数ꎮ然而ꎬＣＦ的表面呈惰性且少量的ＣＦ同ＰＰＳ复合改性后ꎬＣＦ的粒径依然较长ꎬ无法在复合材料的内部形成导电逾渗网络ꎬ导电效果并不理想ꎮ本文选用碳纤维粉末(ＣＦＰ)和ＣＦ作导电填料ꎬ制备ＰＰＳ复合材料ꎬ在提升复合材料导电性能的同时ꎬ更具有良好的力学性能ꎮ１㊀实验部分１ １㊀原辅材料ＰＰＳ:注塑级ꎬ浙江新和成特种材料有限公司ꎻ玻璃纤维:Ｔ４４３Ｒꎬ泰山玻璃纤维有限公司ꎻ碳纤维短切:４~８ｍｍꎬ中复神鹰碳纤维有限责任公司ꎻ碳纤维粉末:２００~５００目ꎬ东丽(ＴＯＲＡＹ)株式会社ꎮ１ ２㊀设备与仪器双螺杆挤出机:ＴＤＳ－３０Ｂꎬ诺达鑫业挤出设备０５ ∗通信作者:相鹏伟ꎬ男ꎬ硕士ꎬ高工ꎬ主要从事高性能材料及其改性等研究ꎮｘｐｗ＠ｓｉｎｏｍａｔｅｃｈ ｃｏｍ作者简介:李继涛ꎬ男ꎬ硕士ꎬ主要从事热塑性复合材料等研究ꎮｌｉｊｔ＠ｓｉｎｏｍａｔｅｃｈ ｃｏｍ第４９卷第３期李继涛ꎬ等:纤维增强ＣＦＰ/ＰＰＳ复合材料的制备与性能表征有限公司ꎻ注射成型机:ＥＭ８０－Ｖꎬ震雄注塑(深圳)有限公司ꎻ高速混合机:ＳＲＬ－１００ꎬ张家港鑫达机械有限公司ꎻ鼓风干燥机:ＷＧＬＬ－６５ＢＥꎬ天津泰斯特仪器有限公司ꎻ扫描电子显微镜:Ｑｕａｎｔａ２００ＦＥＧꎬ美国Ｆｅｉ公司ꎻ电子万能试验机:ＵＴＭ６１４０ꎬ深圳三思纵横科技股份有限公司ꎻ摆锤式冲击试验机:ＰＴＭ２０００－１１Ｊꎬ深圳三思纵横科技股份有限公司ꎻ缺口制样机:ＱＴＭ１０００ꎬ深圳三思纵横科技股份有限公司ꎻ表面电阻测试仪:ＤＳＬＳ－３８５ꎬ深圳市福田区万华城电子商行ꎮ１ ３㊀复合材料的制备各组试样配方如表１所示ꎮ将称取好的ＰＰＳ㊁ＣＦＰ等材料一起加入到高速混合机中搅拌均匀ꎬ然后将混料投入到双螺杆挤出机的主喂料中ꎬ玻璃纤维(ＧＦ)投入到侧位料１中ꎬＣＦ投入到侧位料２中ꎬ用双螺杆挤出机挤出造粒ꎮ挤出机各段温度设置如下:一段２６５ħ㊁二段２７０ħ㊁三段２７５ħ㊁四段２８０ħꎬ五段２８５ħꎬ六段２９０ħꎬ七段２９５ħ㊁八段２９５ħ㊁九段２９０ħ㊁换网２９０ħ和机头２９５ħꎬ主螺杆转速:３５０ｒ/ｍｉｎꎮ样品制备完成后１１０ħ下干燥４ｈ注塑试样ꎬ注射机各段温度采用一段２９０ħ㊁二段３００ħ㊁三段３１５ħꎬ注射压力３ ５ＭＰａꎬ保压压力４ＭＰａꎬ保压时间８ｓꎬ冷却时间１０ｓꎮ表１㊀实验材料的配比Ｔａｂ１㊀Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ配方编号ＰＰＳ质量分数/％ＣＦＰ质量分数/％ＣＦ质量分数/％ＧＦ质量分数/％１７００１０２０２６５５１０２０３６０１０１０２０４５５１５１０２０１ ４㊀性能测试拉伸性能按照ＧＢ/Ｔ１０４０ ３ ２００６进行ꎬ拉伸速度５０ｍｍ/ｍｉｎꎻ冲击样条按照ＧＢ/Ｔ１０４３ ２００８进行ꎬＡ型缺口ꎻ悬臂梁缺口冲击强度按照ＧＢ/Ｔ１８４３ ２００８进行ꎬ摆锤能量５ ５Ｊꎻ扫描电镜:冲击断裂面喷金处理ꎬ放置电镜下观察ꎻ导电性能:采用表面电阻测试仪测试冲击样条的表面电阻ꎮ２㊀结果与讨论２ １㊀ＣＦＰ含量对ＰＰＳ复合材料力学性能的影响对不同ＣＦＰ含量的ＰＰＳ复合材料进行力学性能表征ꎬ测试结果如图１ꎮ从图１可知ꎬ在不加ＣＦＰ的情况下ꎬ复合材料的拉伸强度为１２０ＭＰａꎬ加入ＣＦＰ后ꎬ复合材料的拉伸性能得到急剧增强ꎬ在加入５％的ＣＦＰ时ꎬ复合材料的拉伸性能达到１３６ＭＰａꎬ而在ＣＦＰ添加量为１０％时ꎬ复合材料的拉伸性能达到最大值１５３ＭＰａꎬ比不加ＣＦＰ时提升了约２８％的拉伸强度ꎬ继续增加ＣＦＰ的添加含量ꎬ复合材料的拉伸性能不升反降ꎬ拉伸强度为１２７ＭＰａꎬ但仍高于未加入ＣＦＰ时复合材料的拉伸强度ꎬ因此ꎬＣＦＰ能有效地增强ＰＰＳ复合材料拉伸强度ꎮＣＦＰ增强ＰＰＳ复合材料ꎬ其主要作用是起到 填充 与 桥接 作用ꎬＣＦ的表面通常呈惰性且具有一定的粒径长度ꎬ与ＰＰＳ混炼后ꎬ二者并不能紧密地包覆在一起ꎬＣＦＰ是由ＣＦ磨粉而来ꎬ二者具有相同的上浆剂ꎬ可以很好的黏连在一起ꎬ同时ꎬＣＦＰ的目数较小ꎬ能填充在ＰＰＳ和填料之间ꎬ从而使ＰＰＳ和填料包覆得更加紧密ꎬ以致提升ＰＰＳ复合材料的拉伸强度ꎮ图１㊀ＣＦＰ含量对ＰＰＳ复合材料力学性能的影响Ｆｉｇ１㊀ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＣＦＰｃｏｎｔｅｎｔｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＰＳｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ在不加入ＣＦＰ时ꎬＰＰＳ复合材料的缺口冲击强度约为３ ５ｋＪ/ｍ２ꎬ加入ＣＦＰ后ꎬ复合材料的缺口冲击强度先升后降ꎬ在添加１０％的ＣＦＰ时ꎬＰＰＳ复合材料的缺口冲击达到最大５ ４ｋＪ/ｍ２ꎬ与ＰＰＳ复合材料拉伸性能的变化趋势相一致ꎬ由此证明ꎬ在１０％的ＣＦＰ添加量时ꎬＰＰＳ内部间各种填料的比例最佳ꎮＣＦＰ在ＰＰＳ复合材料中只具备少量的抗冲击作用ꎬ其主要优势在于ＣＦＰ能将ＰＰＳ和ＣＦ紧密地黏连起来ꎬ当受到外力冲击时ꎬ外力能及时被传导给ＣＦ和ＰＰＳ其他填料上ꎬ从而提升ＰＰＳ复合材料的冲击强度ꎬ当ＰＰＳ复合材料内部包覆得越紧密时ꎬＰＰＳ复合材料的抗冲击性能越好ꎮ图２为不同ＣＦＰ含量的ＰＰＳ复合材料的弯曲强度图ꎮ从图可知ꎬＰＰＳ复合材料的弯曲强度随ＣＦＰ含量增加呈现先增后降的趋势ꎬ在１０％的ＣＦＰ含量时ꎬ复合材料的弯曲性能最佳ꎮＰＰＳ复合材料的弯曲强度之所以得到增强ꎬ其原因是ＣＦＰ填补ＰＰＳ和填料间细小的缝隙ꎬ使ＰＰＳ复合材料间的填料彼此黏连在一起ꎬ从而起到填补补强的作用ꎮ当ＣＦＰ含量过高１５塑㊀料㊀工㊀业２０２１年㊀㊀时ꎬＣＦＰ在复合材料内部发生堆积ꎬ影响填料间的分散ꎬ使填料间排列杂乱无章ꎬ从而增强效果降低ꎮ图２㊀ＣＦＰ含量对ＰＰＳ复合材料弯曲强度的影响Ｆｉｇ２㊀ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＣＦＰｃｏｎｔｅｎｔｓｏｎｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＰＰＳｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２ ２㊀ＣＦＰ含量对ＰＰＳ复合材料界面的影响选取有缺口冲击后样条的截面ꎬ对添加不同含量的ＣＦＰ/ＰＰＳ复合材料进行ＳＥＭ表征分析ꎬ结果如图３ꎮ在图３ａ中ꎬ不加ＣＦＰ时ꎬＰＰＳ复合材料界面间填料的取向基本一致ꎬ当材料受到冲击时ꎬ填料被大量拔出而留下孔洞ꎮ在添加５％(图３ｂ)㊁１０％(图３ｃ)或１５％(图３ｄ)的ＣＦＰ时ꎬＰＰＳ复合材料界面间填料的取向逐渐出现混乱ꎬ含量越大ꎬ取向越乱ꎬ在１５％的添加量时ꎬＰＰＳ复合材料间填料间的取向趋于无序状态ꎮＣＦＰ能填补ＰＰＳ和填料间的缝隙ꎬ使ＰＰＳ与填料黏连在一起ꎬ当含量过高时ꎬＣＦＰ在ＰＰＳ复合材料内部受到堆积ꎬ从而挤压周围的填料ꎬ导致填料间的取向呈现混乱状态ꎮ图３ｂ~ｄ的截面ＳＥＭ中ꎬ孔洞数量少于图３ａꎬ说明ＣＦＰ的添加ꎬ可以提升ＰＰＳ复合材料的力学性能ꎬ这与之前力学结果分析的一致ꎮａ－ＣＦＰ/ＰＰＳ(０/１００)复合材料ｂ－ＣＦＰ/ＰＰＳ(５/９５)复合材料ｃ－ＣＦＰ/ＰＰＳ(１０/９０)复合材料ｄ￣ＣＦＰ/ＰＰＳ(１５/８５)复合材料图３㊀不同ＣＦＰ含量的ＰＰＳ复合材料ＳＥＭ图Ｆｉｇ３㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＰＰＳｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣＦＰｃｏｎｔｅｎｔｓ２ ３㊀ＣＦＰ含量对ＰＰＳ复合材料导电性能的影响表２㊀ＣＦＰ含量对ＰＰＳ复合材料导电性能的影响Ｔａｂ２㊀ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＣＦＰｃｏｎｔｅｎｔｓｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰＰＳｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ材料ＣＦＰ/ＰＰＳ(０/１００)ＣＦＰ/ＰＰＳ(５/９５)ＣＦＰ/ＰＰＳ(１０/９０)ＣＦＰ/ＰＰＳ(１５/８５)表面电阻/Ω１０７１０５１０４１０３表２是不同ＣＦＰ含量下ＰＰＳ复合材料冲击样条的表面电阻测试数据ꎮ不加入ＣＦＰ时ꎬＰＰＳ复合材料的表面电阻为１０７Ωꎬ导电介质主要是ＣＦꎬ当加入５％的ＣＦＰ时ꎬＰＰＳ复合材料的表面电阻为１０５Ωꎬ提升了两个数量级ꎬ添加１０％的ＣＦＰ时ꎬ表面电阻为１０４Ωꎬ添加１５％的ＣＦＰ时ꎬ表面电阻最大为１０３Ωꎬ随ＣＦＰ含量的增加ꎬＰＰＳ复合材料的表面电阻呈线性增加ꎮＣＦＰ在ＰＰＳ复合材料中除本身起到一定的导电作用外ꎬＣＦＰ在ＰＰＳ复合材料内部间还起到 导电桥接 作用ꎬ为ＰＰＳ和ＣＦ间形成导电网络通路ꎬ从而大幅度地提升ＰＰＳ复合材料的导电性能ꎮ３㊀结论１)ＣＦＰ可以提升ＰＰＳ复合材料的力学性能ꎮ在ＣＦＰ添加量为１０％时ꎬＰＰＳ复合材料的整体力学性能最佳ꎮ２)ＣＦＰ可以填补ＰＰＳ复合材料同其他填料间的缝隙ꎬ从而影响ＰＰＳ复合材料内部填料的取向ꎮ３)ＣＦＰ可以在ＰＰＳ复合材料内部起到 导电桥接 作用ꎬ为ＰＰＳ复合材料内部形成导电通路ꎬ从２５第４９卷第３期李继涛ꎬ等:纤维增强ＣＦＰ/ＰＰＳ复合材料的制备与性能表征而大幅度地提升ＰＰＳ复合材料的导电性能ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]徐俊怡ꎬ刘钊ꎬ洪瑞ꎬ等.聚苯硫醚的产业发展概况与复合改性进展[Ｊ].中国材料进展ꎬ２０１５ꎬ３４(１２):８８３－８８９.ＸＵＪＹꎬＬＩＵＺꎬＨＯＮＧＲꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙｄｅ￣ｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｉｎａꎬ２０１５ꎬ３４(１２):２１－２５. [２]陈新ꎬ侯灿淑ꎬ陈永荣ꎬ等.导电性聚苯硫醚的研究进展[Ｊ].塑料工业ꎬ１９９４(１):５３－５６.ＣＨＥＮＸꎬＨＯＵＣＳꎬＣＨＥＮＹＲꎬｅｔａｌ.ＴｈｅＡｄｖａｎｃｅｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰＰＳ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ１９９４(１):５３－５６.[３]曹轶ꎬ杨家操ꎬ王孝军ꎬ等.具有隔离结构的聚苯硫醚/石墨烯纳米片复合材料的制备及电磁屏蔽性能研究[Ｊ].中国塑料ꎬ２０１９(８):１－５.ＣＡＯＹꎬＹＡＮＧＪＣꎬＷＡＮＧＸＪꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｏｌｙ￣ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ/ｇｒａｐｈｅｎｅｎａｎｏｐｌａｔｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｓｅｇ￣ｒｅｇａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓꎬ２０１９(８):１－５. [４]袁霞ꎬ孙义红ꎬ安玉良ꎬ等.碳纳米管/碳纤维增强聚苯硫醚复合材料研究[Ｊ].化学与粘合ꎬ２０１５ꎬ３７(１):１１－１４.ＹＵＡＮＸꎬＳＵＮＹＨꎬＡＮＹＬꎬｅｔａｌ.ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｎｈａｎｃｅｄｂｙＣＮＴｓ/ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＡｄｈｅｓｉｏｎꎬ２０１５ꎬ３７(１):１１－１４.[５]吴兰峰ꎬ吴德峰ꎬ张明.聚苯硫醚/碳纳米管复合材料的导电和力学性能[Ｊ].高分子材料科学与工程ꎬ２００９ꎬ２５(８):３６－３９.ＷＵＬＦꎬＷＵＤＦꎬＺＨＡＮＧＭ.Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙ(ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ)/ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒ￣ｉｎｇꎬ２００９ꎬ２５(８):３６－３９.(本文于２０２０－１１－３０收到)㊀(上接第２２页)[４０]ＹＥＷＹꎬＬＩＵＨＷꎬＪＩＡＮＧＭꎬｅｔａｌ.Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｍａｎ￣ａｇｅｍｅｎｔｏｆｌａｎｄｆｉｌｌｌｅａｃｈａｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｔｈｒｏｕｇｈｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇｈｕｍｉｃｓｕｂｓｔａｎｃｅａｓｌｉｑｕｉｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｂｙｌｏｏｓｅｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＷａｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１９ꎬ１５７(１５):５５５－５６３. [４１]ＬＡＢＢＡＮＯꎬＬＩＵＣꎬＣＨＯＮＧＴＨꎬｅｔａｌ.Ｒｅｌａｔｉｎｇｔｒａｎｓｐｏｒｔｍｏｄｅｌｉｎｇｔｏｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ:Ｎａｖｉｇａｔｉｎｇｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ￣ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｔｒａｄｅ￣ｏｆｆｉｎｄｅｓａｌｉｎａ￣ｔｉｏｎｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１８(１５)ꎬ５５４:２６－３８.(本文于２０２０－１１－１２收到)㊀(上接第３１页)ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ￣ａｓｓｉｓｔｅｄｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１６ꎬ３７(２５):３２－４１.[３０]ＺＨＡＮＧＨＹꎬＬＩＷꎬＪＩＮＹＨꎬｅｔａｌ.Ｒｕ￣Ｃｏ(ＩＩＩ)￣Ｃｕ(ＩＩ)/ＳＡＣｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒａｃｅｔｙｌｅｎｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＣａｔａｌｙｓｉｓＢＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌꎬ２０１６ꎬ１８９:５６－６４. [３１]ＷＡＮＧＬꎬＳＨＥＮＢＸꎬＺＨＡＯＪＧꎬｅｔａｌ.ＴｒｉｍｅｔａｌｌｉｃＡｕ￣Ｃｕ￣Ｋ/ＡＣｆｏｒａｃｅｔｙｌｅｎｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｃａｎａ￣ｄｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１７ꎬ９５(６):１０６９－１０７５.[３２]代斌ꎬ张海洋ꎬ王绪根ꎬ等.一种乙炔氢氯化合成氯乙烯的Ａｕ￣Ｃｏ￣Ｃｕ催化剂及制备方法:２０１１１０１３４６０９ ４[Ｐ].２０１２－１１－２８.ＤＡＩＢꎬＺＨＡＮＧＨＹꎬＷＡＮＧＸＧꎬｅｔａｌ.Ａｕ￣Ｃｏ￣Ｃｕｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒａｃｅｔｙｌｅｎｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ:ＣＮ２０１１１０１３４６０９ ４[Ｐ].２０１２－１１－２８.[３３]程党国ꎬ刘建楠ꎬ陈丰秋ꎬ等.一种用于乙炔氢氯化的Ｐｔ￣Ｃｕ催化剂及其制备方法:２０１３１０１２４７０６ ４[Ｐ].２０１３－０７－１０.ＣＨＥＮＧＤＧꎬＬＩＵＪＮꎬＣＨＥＮＦＱꎬｅｔａｌ.Ｐｔ￣Ｃｕｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ:ＣＮ２０１３１０１２４７０６ ４[Ｐ].２０１３－０７－１０. [３４]盛伟ꎬ刘秉言ꎬ郑琳.乙炔氢氯化合成氯乙烯的Ｒｕ￣Ｎｉ￣Ｃｕ催化剂:２０１２１０３０７８１６ Ｘ[Ｐ].２０１５－１０－０９.ＳＨＥＮＧＷꎬＬＩＵＢＹꎬＺＨＥＮＧＬꎬｅｔａｌ.Ｒｕ￣Ｎｉ￣Ｃｕｃａｔ￣ａｌｙｓｔｆｏｒｔｈｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅｔｏｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ:ＣＮ２０１２１０３０７８１６ Ｘ[Ｐ].２０１５－１０－０９. [３５]张金利ꎬ盛伟ꎬ李韡ꎬ等.乙炔氢氯化合成氯乙烯的Ｒｕ￣Ｐｔ￣Ｃｕ催化剂:２０１２１０３０７７８０ ５[Ｐ].２０１５－１２－０２.ＺＨＡＮＧＪＬꎬＳＨＥＮＧＷꎬＬＩＷꎬｅｔａｌ.Ｒｕ￣Ｐｔ￣Ｃｕｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅｆｒｏｍａｃｅｔｙｌｅｎｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ:ＣＮ２０１２１０３０７７８０ ５[Ｐ].２０１５－１２－０２.[３６]盛伟ꎬ刘秉言ꎬ郑琳.等.乙炔氢氯化合成氯乙烯的Ｒｕ￣Ｃｏ￣Ｃｕ催化剂:２０１２１０３０５８２０ ２[Ｐ].２０１６－０１－０６.ＳＨＥＮＧＷꎬＬＩＵＢＹꎬＺＨＥＮＧＬꎬｅｔａｌ.Ｒｕ￣Ｃｏ￣Ｃｕｃａｔ￣ａｌｙｓｔｆｏｒｔｈｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅｔｏｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ:ＣＮ２０１２１０３０５８２０ ２[Ｐ].２０１６－０１－０６.(本文于２０２０－１１－１２收到)３５。
纤维增强复合材料的力学性能分析
纤维增强复合材料的力学性能分析纤维增强复合材料是一种在工程领域中广泛应用的材料，由于其独特的力学性能，使得它成为许多领域的首选材料。
本文将对纤维增强复合材料的力学性能进行分析，包括强度、刚度、断裂韧性和疲劳性能等方面的内容。
1. 强度分析纤维增强复合材料的强度主要由纤维的强度和界面剪切强度决定。
纤维的强度是指纤维本身的抗拉强度，而界面剪切强度是指纤维和基体之间的结合强度。
通过适当的表征方法，可以测量和评估纤维增强复合材料的强度，如拉伸试验、剪切试验和压缩试验等。
这些实验可以得到材料在不同方向上的强度参数，帮助我们全面了解材料的强度特性。
2. 刚度分析纤维增强复合材料的刚度是指材料对应力的响应程度，又称为材料的弹性模量。
纤维增强复合材料的刚度与纤维的刚度以及纤维与基体的界面剪切刚度有关。
通过应力-应变曲线和Hooke定律，可以计算得到材料的弹性模量。
同时，可以利用动态力学测试方法，如振动试验和声学试验，进一步研究材料的刚度特性。
3. 断裂韧性分析断裂韧性是指材料在受力下抵抗破坏的能力，也可以看作是材料对能量吸收的能力。
纤维增强复合材料的断裂韧性主要由纤维和基体的界面特性以及纤维与基体的剥离、拉伸和剪切等行为决定。
通过断裂力学试验，如缺口拉伸试验和冲击试验，可以评估材料的断裂韧性。
4. 疲劳性能分析疲劳性能是指纤维增强复合材料在交变载荷下长时间使用的能力。
疲劳性能的分析可以通过应力-寿命曲线和疲劳寿命评估得到。
材料的纤维类型、纤维体积分数、界面质量、载荷幅值和频率等因素都会影响材料的疲劳性能。
为了提高纤维增强复合材料的疲劳寿命，可以采用增加纤维含量、改善界面质量、降低应力集中等方法。
综上所述，纤维增强复合材料的力学性能对其使用所处环境和预期寿命有着重要影响。
通过详细的力学性能分析，我们可以更好地了解材料的特性，并针对性地进行设计和工程应用。
纤维增强复合材料的力学性能分析是科学设计和工程应用的重要基础，也为材料学和结构力学领域的研究提供了有价值的参考。
高性能的界面行为有机纤维
高性能的界面行为有机纤维摘要不同的表面和当前利益高性能纤维界面性能进行了分析。
该纤维M5的显示了其表面自由能显着高于所研究的有机纤维其余极的贡献。
界面剪切强度（IFSS）值由测微滴测试手段表明，M5的纤维具有IFSS的一倍芳纶纤维的表面自由能与试验观测结果一致。
Armos纤维，辅助材料，采用芳纶咪唑官能团，显示平均IFSS 30-35％，比芳纶纤维的较高。
失败的标本SEM显示微滴的芳纶平方公里，Armos和M5纤维不同的失效机制。
该平方公里标本失败的原因，以完成从纤维表面的纤维体脱离，而Armos标本由微纤颤与附着力，加上纤维表面的综合效应失败。
与此相反，M5的破坏面微滴标本展览部分组成的矩阵屈服在液滴剥离，对界面粘接的表面和氢键上级指示在较高水平，抑制纤维微纤颤。
在较高的M5的表面极性可导致一间期的大部分地区，由不同的矩阵力学性能存在。
关键词: 有机纤维; 界面剪切强度; 高分子;复合材料1介绍有机纤维为增强重量敏感，高性能复合材料的应用元素的使用是一个可行的选择。
目前的利率之间的有机纤维，如M5和Armos新兴材料特别有吸引力的，与该超出常规，如芳纶和E -玻璃[1]高性能纤维的拉伸性能。
此外，M5的纤维还表明，比任何其他有机纤维显示前[2]高压缩性能。
作为新兴的有机纤维的力学性能等于或超过俗，增强纤维的性能，他们作为增援使用复合材料需要在他们的相互关系，与聚合物矩阵评价。
在复合材料的冲击的性能，弱纤维树脂相互作用和高速滑动摩擦情况下是可取的，以提高他们的能量吸收能力。
结构应用，另一方面，需求强劲间的行动，以实现纤维与基体之间的载荷传递。
如化学键和物理联锁度纤维树脂的相互作用是由纤维的润湿行为。
固体和液体之间的亲密接触是一个良好的附着力，从而发挥了为长期的复合耐久性重要作用的必要条件。
M5和Armos的化学结构不同于传统的芳纶俗称强化元素使用的材料。
这使得纤维树脂相互作用的研究中，以定制的界面的必要步骤，以满足特定需求和应用。
复合材料的界面性能与性能优化
复合材料的界面性能与性能优化在现代材料科学领域，复合材料因其出色的性能而备受关注。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起而形成的一种新型材料。
这些不同的材料在性能上相互补充、协同作用，从而使复合材料具有单一材料所无法比拟的优越性能。
然而，复合材料性能的优劣在很大程度上取决于其界面性能。
复合材料的界面是指两种或多种不同材料之间的接触面。
这个界面区域虽然很薄，但却对复合材料的整体性能产生着至关重要的影响。
就好像一座大楼的根基，如果根基不牢固，整座大楼就会摇摇欲坠；复合材料的界面性能不佳，其整体性能也会大打折扣。
那么，复合材料的界面性能究竟包括哪些方面呢？首先是界面的结合强度。
这就好比两个人手牵手，如果握得不够紧，一用力就会分开；界面结合强度不足，在受到外力作用时，不同材料之间就容易发生分离，导致复合材料失效。
其次是界面的相容性。
不同材料在界面处能否“和谐共处”，相互融合，直接关系到复合材料的性能稳定性。
如果相容性不好，就会在界面处产生应力集中、缺陷等问题，影响材料的使用寿命。
再者是界面的传质和传热性能。
良好的传质和传热性能有助于提高复合材料在各种工况下的性能表现。
界面性能对复合材料性能的影响是多方面的。
以纤维增强复合材料为例，如果界面结合强度高，纤维能够有效地将载荷传递给基体，从而提高复合材料的强度和刚度。
相反，如果界面结合强度低，纤维就无法充分发挥其增强作用，复合材料的性能也就难以达到预期。
在耐腐蚀性方面，界面的性能也起着关键作用。
如果界面处存在缺陷或相容性问题，腐蚀性介质就容易通过界面侵入复合材料内部，导致材料腐蚀失效。
此外，界面性能还会影响复合材料的热稳定性、电性能等。
既然界面性能如此重要，那么如何对其进行优化呢？这需要从多个方面入手。
首先是材料的选择。
在设计复合材料时，要精心挑选具有良好相容性和界面结合性能的基体和增强材料。
例如，在聚合物基复合材料中，可以选择与聚合物相容性好的纤维或填料，或者对纤维表面进行预处理，以改善其与聚合物基体的结合性能。
纤维增强复合材料的压缩性能研究
纤维增强复合材料的压缩性能研究近年来，纤维增强复合材料在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域中得到了广泛应用，其轻质、高强度、耐腐蚀等特性，使得它成为替代传统材料的新选择。
然而，在实际应用中，复合材料的压缩性能一直是研究的热点和难点之一。
本文将探讨纤维增强复合材料的压缩性能及其研究进展。
一、纤维增强复合材料的压缩性能简介纤维增强复合材料是由纤维增强体（如玻璃纤维、碳纤维等）和基体（如聚合物基体、金属基体等）组成的复合材料。
与传统材料相比，纤维增强复合材料具有更高的强度和刚度。
然而，由于其纤维增强体的特殊结构，它在受到压缩加载时表现出一些特殊的性能。
二、纤维增强复合材料的压缩性能影响因素1. 纤维增强体类型：不同类型的纤维增强体具有不同的结构和性能特点，因此对材料的压缩性能产生了影响。
如碳纤维具有高模量和高强度，能够提高复合材料的耐压性能。
2. 纤维体积分数：纤维体积分数是指纤维在复合材料中所占的比例。
在一定范围内，增加纤维体积分数可以提高复合材料的压缩强度和刚度，但过高或过低的纤维体积分数都会影响材料的性能。
3. 纤维排列方式：纤维在复合材料中的排列方式也对材料的压缩性能有影响。
常见的排列方式有单向、双向、多向等。
不同的排列方式会导致复合材料在受到压缩力时的不同应力分布。
4. 基体材料：基体材料对复合材料的压缩性能也具有重要影响。
通过选取合适的基体材料，可以改善复合材料的压缩强度和耐压性能。
三、纤维增强复合材料的压缩性能测试方法为了研究纤维增强复合材料的压缩性能，需要进行一系列的力学性能测试。
目前常用的测试方法有：1. 压缩强度测试：通过加载复合材料样品，在组织学检测仪上观察其破坏形态，并记录其破坏强度。
这种方法能够直观地反映出材料在受压力时的承载能力。
2. 压缩模量测试：通过加载复合材料样品，在力学性能测试仪上测定其应力-应变曲线，进而计算得到材料的压缩模量。
这种方法适用于材料的刚度评估。
3. 石蜡浸渍法：将复合材料样品浸渍于融化的石蜡中，制成浸渍体。
纤维增强复合材料及其结构研究进展
1、应力-应变关系：通过实验和模拟方法，研究者们研究了纤维增强复合材 料的应力-应变曲线和本构关系。研究发现，纤维增强复合材料的应力-应变关系 具有非线性、各向异性和屈服后强化等特征。
2、疲劳特性：由于纤维增强复合材料在复杂载荷条件下的疲劳行为较为复 杂，因此研究者们通过不同方法研究了材料的疲劳特性。研究发现，材料的疲劳 寿命受载荷类型、纤维类型和基体类型等因素影响，通过优化设计和制备工艺可 以显著提高材料的疲劳寿命。
引言
纤维增强金属基复合材料是由金属基体和增强纤维组成的复合材料。由于具 有高强度、高刚度和耐高温等优点，因此在航空航天、汽车、能源等领域得到了 广泛的应用。本次演示将介绍纤维增强金属基复合材料的研究进展，旨在为相关 领域的研究提供参考和借鉴。
研究现状
随着纤维增强金属基复合材料的广泛应用，研究者们不断探索新的制备方法 和技术，以获得具有优异性能的材料。目前，纤维增强金属基复合材料的制备方 法主要包括：溶胶-凝胶法、粉末冶金法、液相浸渍法、气相沉积法等。此外， 研究者们还致力于研究新型的增强纤维，如碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤 维等。
引言
混凝土结构是现代工程中不可或缺的一部分，其加固直接影响到工程的安全 性和耐久性。传统的混凝土结构加固方法主要有增大截面、粘贴钢板、置换混凝 土等，但这些方法往往需要耗费大量的人力和物力，且对结构外观和功能产生一 定的影响。因此，寻求一种更有效的加固方法成为研究的热点。纤维增强复合材 料（FRP）
玄武岩纤维增强复合材料的物理和化学性质与原材料的组成和制备工艺密切 相关。一般情况下，玄武岩纤维增强复合材料的密度较低，强度和韧性较高，耐 腐蚀性优异。此外，该材料还具有良好的电磁屏蔽性能和抗老化性能，可在复杂 环境下长期保持稳定性能。
纤维增强复合材料的层间剪切性能研究
纤维增强复合材料的层间剪切性能研究随着科学技术的不断进步，纤维增强复合材料作为一种重要的结构材料在各个领域得到了广泛应用。
这种材料具有轻质、高强度和优异的力学性能等优点，因此在航空航天、汽车工业、建筑工程等领域扮演着重要的角色。
然而，纤维增强复合材料在层间剪切性能方面存在一些问题，这直接影响着材料的整体性能和使用寿命。
因此，深入研究纤维增强复合材料的层间剪切性能，并通过改进和优化其结构，对于提高材料的性能具有重要意义。
一、纤维增强复合材料的层间剪切行为纤维增强复合材料的层间剪切性能是指在复合材料的纤维和基体之间形成层间剪切应力时，材料的抗剪切能力。
层间剪切行为属于材料的强度和刚度问题，其直接影响着材料在复杂工况下的力学性能。
研究表明，纤维增强复合材料的剪切行为主要受到纤维/基体界面的粘结强度和界面完整性的影响，同时也与纤维的分布和取向等因素密切相关。
二、层间剪切性能评价方法在研究纤维增强复合材料的层间剪切性能时，需要采用合适的评价方法来表征材料的剪切性能。
目前，常见的评价方法包括剪切试验、动态机械分析、X射线衍射和显微镜观察等。
其中，剪切试验是通过施加剪应力来测定材料的抗剪切能力，可以得到层间剪切强度、剪切模量等参数。
动态机械分析则可以通过测定材料的动态力学响应来评估其层间剪切行为。
X射线衍射和显微镜观察则可以提供材料的微观结构信息，帮助分析材料的剪切机制。
三、影响层间剪切性能的因素纤维增强复合材料的层间剪切性能受到多种因素的影响，其中最主要的因素包括纤维/基体界面粘结强度、纤维体积分数、纤维分布和取向以及加载速率等。
纤维/基体界面粘结强度是影响层间剪切性能的关键因素之一，优化界面粘结可以有效提高材料的层间剪切性能。
此外，纤维体积分数、纤维分布和取向也会对层间剪切性能产生显著影响，适当调控这些因素可以改善材料的力学性能和剪切性能。
四、改善纤维增强复合材料的层间剪切性能的方法为了改善纤维增强复合材料的层间剪切性能，可以采取一系列的方法。
复合材料的界面性能与性能评估
复合材料的界面性能与性能评估在当今的材料科学领域，复合材料因其出色的性能表现而备受关注。
复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组合而成，通过协同作用实现了单一材料无法达到的性能优势。
然而，复合材料性能的优劣在很大程度上取决于其界面性能。
复合材料的界面是指不同组分材料之间的接触区域，这个区域虽然在微观尺度上，但对复合材料的整体性能却有着至关重要的影响。
首先，良好的界面结合能够有效地传递载荷。
当复合材料受到外力作用时，如果界面结合强度足够高，载荷能够从一种材料顺利传递到另一种材料，从而充分发挥各组分的性能优势。
反之，如果界面结合不良，载荷传递不畅，容易导致局部应力集中，从而降低复合材料的强度和韧性。
其次，界面性能影响着复合材料的热性能。
不同材料的热膨胀系数往往不同，在温度变化时，如果界面处不能协调这种差异，就可能产生热应力，进而影响复合材料的尺寸稳定性和使用寿命。
再者，界面还对复合材料的耐腐蚀性产生影响。
在恶劣的环境中，界面处容易成为腐蚀介质侵入的通道，从而加速复合材料的腐蚀失效。
那么，如何评估复合材料的界面性能呢？这需要综合运用多种测试方法和分析手段。
一种常见的方法是微观结构观察。
通过电子显微镜，如扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），可以直接观察界面的形貌、结构和元素分布。
如果界面清晰、结合紧密，没有明显的空隙和缺陷，通常表明界面性能较好。
界面粘结强度的测试也是重要的评估手段。
常见的有拉伸试验、剪切试验等。
通过这些试验，可以定量地测定界面能够承受的最大载荷，从而判断其结合强度。
此外，热分析方法如差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）可以用于研究界面处的热行为，评估界面在热作用下的稳定性。
除了直接评估界面性能，对复合材料整体性能的测试也能间接反映界面的情况。
例如，通过弯曲试验、冲击试验可以评估复合材料的力学性能，良好的力学性能往往暗示着较为理想的界面结合。
在实际应用中，为了获得高性能的复合材料，需要对界面进行优化设计和调控。
高性能纤维复合材料的研究及应用
高性能纤维复合材料的研究及应用严岩;朱福和;王伟【摘要】高性能纤维复合材料是以高性能纤维作为增强材料,树脂作为基体,通过加工成型得到的复合材料,具有质轻、高强高模、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、易加工成型等优异性能,得到广泛的应用.本文介绍了高性能纤维复合材料常用高性能纤维和常用树脂基体、复合材料界面和应用领域,并分析了国内高性能纤维复合材料发展存在的问题.【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2015(030)004【总页数】5页(P44-48)【关键词】复合材料;高性能纤维;树脂基体【作者】严岩;朱福和;王伟【作者单位】中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征211900【正文语种】中文【中图分类】TQ342+.7复合材料是两种或两种以上不同材料通过复合工艺组合而成的新型固体材料，各组分材料之间有明显界面，能够保留各组分材料原有的特点，又通过材料设计使各组分材料的优势充分发挥，从而获得单种材料无法比拟的综合性能［1-2］。
高性能纤维复合材料一般是以高性能纤维为增强材料，以适合的聚合物（最常使用树脂）为基体的一种复合材料，具有高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、易加工成型等特点。
20世纪60年代左右，为了满足国防军工和航天技术的发展要求，美国等发达国家开发碳纤维等高性能纤维材料并实现产业化生产，碳纤维环氧树脂复合材料和硼纤维增强环氧树脂复合材料由于高强高模、质量轻等优异性能开始应用于生产战斗机等军工装备。
几十年来高性能纤维复合材料不断发展，已从航空航天领域向防护装备、体育器材、交通、建筑、工业设备等多领域迅速推广。
纤维增强复合材料界面脱粘的数值模拟研究
纤维增强复合材料界面脱粘的数值模拟研究纤维增强复合材料（FiberReinforcedComposites，FRCs）具有优异的力学性能和轻质化特性，因此在航空、航天、汽车、体育器材等领域得到了广泛应用。
然而，FRCs的界面脱粘问题一直是研究的热点和难点之一。
本文采用数值模拟方法，对FRCs界面脱粘问题进行研究，旨在为FRCs的设计和制造提供理论支持和技术指导。
一、FRCs界面脱粘的研究现状FRCs界面脱粘是指纤维与基体之间的粘结断裂现象。
界面脱粘会导致FRCs的力学性能下降，甚至失效。
因此，对FRCs界面脱粘问题的研究一直是材料科学和工程领域的热点和难点之一。
目前，对FRCs界面脱粘的研究主要分为实验和数值模拟两种方法。
实验方法包括剪切实验、剥离实验、拉伸实验等，可以直接观测到FRCs的断裂和破坏过程。
然而，实验方法存在着成本高、操作复杂、数据量有限等问题。
因此，数值模拟方法成为了研究FRCs界面脱粘问题的重要手段。
数值模拟方法可以通过建立数学模型，模拟FRCs界面脱粘的力学行为，预测界面脱粘的发生和扩展过程，为FRCs的设计和制造提供理论支持和技术指导。
常见的数值模拟方法包括有限元法、分子动力学模拟、连续介质力学模型等。
二、数值模拟方法的原理和应用本文采用有限元法进行FRCs界面脱粘的数值模拟研究。
有限元法是一种数值计算方法，将复杂的物理问题离散化为有限个单元，通过求解单元之间的相互作用力和变形，得到整体的物理行为。
有限元法具有计算精度高、计算速度快、适用范围广等优点，已经成为材料科学和工程领域的常用方法。
在本文中，我们建立了FRCs界面脱粘的有限元模型，模拟了不同纤维与基体之间的粘结强度和界面裂纹扩展过程。
通过对模型进行参数分析和数值计算，得到了FRCs界面脱粘的力学行为和破坏机理，为FRCs的设计和制造提供了理论支持和技术指导。
三、数值模拟结果和分析本文的数值模拟结果表明，FRCs界面脱粘的破坏过程可以分为界面剪切和界面裂纹扩展两个阶段。
纤维增强复合材料的力学性能研究
纤维增强复合材料的力学性能研究在当今的材料科学领域，纤维增强复合材料正逐渐崭露头角，凭借其卓越的力学性能，在众多领域得到了广泛的应用。
从航空航天到汽车制造，从体育用品到建筑结构，纤维增强复合材料的身影无处不在。
为了更好地理解和利用这种材料，对其力学性能的深入研究显得至关重要。
纤维增强复合材料通常由纤维和基体两部分组成。
纤维提供了高强度和高刚度，常见的纤维包括碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等。
基体则将纤维粘结在一起，传递载荷，并保护纤维免受环境的影响，常见的基体有环氧树脂、聚酯树脂等。
这种独特的组合赋予了复合材料优异的性能。
首先，让我们来探讨一下纤维增强复合材料的拉伸性能。
在拉伸试验中，材料所表现出的强度和模量是重要的力学指标。
由于纤维的高强度特性，复合材料在拉伸时往往能够承受较大的载荷。
然而，其拉伸性能并非简单地取决于纤维和基体的性能叠加。
纤维与基体之间的界面结合强度对拉伸性能有着显著的影响。
如果界面结合不良，在拉伸过程中容易出现纤维与基体的脱粘，从而降低材料的整体强度。
复合材料的压缩性能也是一个值得关注的方面。
与拉伸情况不同，在压缩时，纤维可能会发生屈曲或失稳，从而影响材料的抗压能力。
此外，基体的性能在压缩过程中也起着重要的作用。
如果基体的抗压强度较低，可能会导致复合材料在较低的压力下就发生破坏。
弯曲性能是衡量纤维增强复合材料力学性能的另一个重要指标。
在弯曲试验中，材料承受弯曲载荷，其弯曲强度和模量反映了材料抵抗弯曲变形的能力。
纤维的取向和分布对弯曲性能有着重要的影响。
通常，纤维沿受力方向定向排列的复合材料具有更好的弯曲性能。
除了上述基本的力学性能外，纤维增强复合材料的疲劳性能也不容忽视。
在实际应用中，材料往往会受到循环载荷的作用。
与传统金属材料相比，复合材料的疲劳性能具有一定的特殊性。
由于纤维和基体的性能差异以及界面的存在，复合材料的疲劳裂纹扩展机制较为复杂。
疲劳寿命不仅取决于材料的固有性能，还受到加载条件、环境因素等的影响。
复合材料的界面特性研究
复合材料的界面特性研究复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的材料，常见的有纤维增强复合材料和颗粒增强复合材料等。
在复合材料中，界面是不同相材料之间的接触面，它的性质对整个材料的力学性能和使用寿命具有重要影响。
因此，研究复合材料的界面特性具有重要的理论意义和实际应用价值。
首先，界面特性对复合材料的力学性能产生重要影响。
通常情况下，界面是复合材料中强度较低的部分，易受到外界力的影响而发生屈服和破坏。
界面的强度取决于界面结构，包括纤维/基体之间的结合力、粒子/基体之间的结合力等。
研究表明，通过界面改性能够有效提高复合材料的抗拉强度、屈服应力和断裂韧性等力学性能。
采用界面模型和界面改性技术，能够在化学、物理层面上优化界面的力学性能，提高复合材料的整体力学性能。
其次，界面特性对复合材料的耐久性产生重要影响。
复合材料常常处在恶劣的环境中，如高温、潮湿、酸碱等，这些环境会破坏复合材料的界面，导致力学性能的下降。
因此，研究复合材料在不同环境下的界面特性，具有保证复合材料耐久性的重要意义。
研究已经表明，通过改变界面结构、添加界面改性剂等手段，可以提高复合材料对不同环境的抗腐蚀性能和耐久性。
另外，界面特性在复合材料的应用中也具有重要作用。
复合材料广泛应用于航空、汽车、建筑等领域，界面特性的优化对提高复合材料的使用寿命和安全性具有关键作用。
例如，在航空领域，界面强度的提高可以促进飞机结构的轻量化和减少疲劳裂纹的扩展；在汽车领域，优化复合材料的界面能够提高车身的抗冲击性和碰撞安全性。
因此，研究复合材料的界面特性对推动相关行业的技术进步和经济发展具有重要作用。
随着国内外复合材料技术的不断发展，人们对界面特性的研究越来越重视。
最近几年，国内外学者在复合材料的界面特性研究方面取得了许多重要进展。
例如，采用原子级界面模拟技术，对材料的界面结构和力学性能进行了深入研究；通过改变界面结构、添加界面改性剂等方法，提高了复合材料的界面性能和耐久性。
纤维增强聚合物基复合材料界面问题的研究现状与前景
（４）研究界面性能对复合材料失效的影响，改善工艺条件，
７ Ｓｈｅｉｋｏ Ｓ Ｓ．Ａｄｖ Ｐ０１ｖｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９９，１５１：６１
制备性能优异的复合材料。
８ 蒋培清，陈东生，李艰．玻璃钢／复合材料，１９９７，６：２５
５ 小结
本文介绍了纤维增强聚合物基复合材料界面研究的一些基 本情况，并对研究的方法和前景进行了分析。界面问题是纤维增
度局限
粘接的认识局限在一定的尺度范围内
ｃ、关心不同尺度下性质之间的联系，但是材料
整体性能与分子级别性质的联系过于简单
ａ、认为界面是一个可以测试的具体对象，包括 很多层，有清晰的界限 ｂ、认为界面是一种概念，可以通过如何化学键 界面的表征概 合这样的具体的东西来表征 念化或具体化 ｃ、认为界面是一种概念，因为不能具体化而不 可测 ｄ、定义界面仅仅是概念，认为其不存在，或间 接表述为它具有某些性质
１７ Ｂａｍｉｅａ Ｃ，Ｅｍａｎｕｅｌｓｓｏｎ Ｊ，Ｍａｒｔｏｎ Ｆ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：Ｐａｒｔ Ａ．
２００１，３２：３０５
Ｃｏｍｐｏ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎ，２００４，６４：６４５
（责任编辑石 咏）
６ Ｇａｒｄｎｅｒ Ｓ Ｄ， Ｓｉｎｇａｍｓｅｔｔｙ Ｃ Ｓ Ｋ， Ｂｏｏｔｈ Ｇ Ｌ， ｅｔ
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材料导报
２００５年２月第１９卷第２期
纤维增强聚合物基复合材料界面问题的研究现状与前景。
郭明波 古宏晨
（上海交通大学纳米科学与技术工程中心，上海２０００３０）
摘要
纤维增强聚合物基复合材料是一类性能优越、应用广泛的结构材料，制约其发展的基本问题是界面问
高性能复合材料的界面效应研究
高性能复合材料的界面效应研究高性能复合材料的界面效应研究复合材料是由两种或更多种不同的材料组合而成的材料，通过这种组合可以获得优良的物理和化学性能。
在复合材料中，界面是不同材料之间的接触面，它对材料的性能起着至关重要的作用。
因此，研究复合材料的界面效应对于实现高性能材料具有重要意义。
界面效应对复合材料的性能有着直接的影响。
首先，界面的强度和稳定性直接影响到复合材料的机械性能。
一个强固的界面可以有效地传递载荷，在受力时不会产生剥离或破裂。
此外，界面的稳定性还可以防止水分、化学物质和其他外界环境因素的侵蚀，从而提高材料的耐久性。
其次，界面效应还影响着复合材料的热性能。
材料中的界面对热传导和热膨胀的影响非常显著。
一个优秀的界面可以有效地传导热量，提高材料的热传导性能。
此外，界面还可以控制复合材料的热膨胀系数，从而避免由于热膨胀不匹配而导致的变形和破裂。
第三，界面效应还影响着复合材料的电性能。
在电子器件中，界面是电子传输和电荷传递的重要途径。
优异的界面能够提供低电阻和高电子迁移率，从而提高材料的导电性和电子传输性能。
此外，界面的稳定性还能够减少电子器件在长时间工作过程中的电化学腐蚀，延长器件的寿命。
最后，界面效应还对复合材料的化学性能产生影响。
复合材料中的界面可以调节材料之间的相互作用，影响化学反应的速率和路径。
通过合理设计界面，可以实现催化剂的固定化和改进反应速率，从而提高材料的化学催化性能。
总之，高性能复合材料的界面效应研究对于实现材料的优良性能具有重要意义。
通过深入研究界面的特性和行为，可以优化复合材料的界面结构和性能，提高材料的力学、热学、电学和化学性能。
这将为复合材料在航空航天、汽车制造、电子器件和其他领域的应用提供更广阔的空间。
汉麻纤维增强聚乳酸(PLA)基复合材料的界面性能研究
采用傅立叶红外光谱仪对处理前后的汉麻 纤 维进 行红外 光谱 分析 。 试条件 ： Ｂ 压 片法 ， 测 Ｋｒ 恒温２ ℃， 度６ ％。 ０ 湿 ５
１３２热 重（ Ｇ） ．． Ｔ 和差 示扫描 量热 （ Ｓ 测试 Ｄ Ｃ）
将 处 理 前 后 的 汉 麻 纤 维 样 品在 氮 气 保 护 下 加 热 至 ４ ０℃ ， 温 速 率 为 １ ｃ ｍｉ， 后 ０ 升 ０ｃ／ ｎ 之 以 １ 【 ｒｉ 的速度 降至 室温 。 ０ｏ／ ｎ ＝ａ
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而Ｐ Ａ Ｌ 为非 极性 物 质 ， 如果 简单 的将二 者 直接 共 混， 其界 面 相 容性 较差 ， 致制 品 的力 学性 能 很 导 差 ， 能 实用 。因此对 麻 纤维 增 强Ｐ Ａ基 体复 合 不 Ｌ 材 料进行 界 面处理具 有重要 的意义 。 而有关 麻 然 纤 维纤维／Ｌ 的界 面处 理及 其性 能 的研究 较少 ， ＰＡ 有 关正 在 开发 应 用 的汉 麻 纤 维／Ｌ 界 面处 理 的 ＰＡ 研究 更是微 乎其微 。
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纤维增强复合材料的耐久性研究
纤维增强复合材料的耐久性研究摘要：耐久性研究旨在探究纤维增强复合材料的长期使用性能，对于提高其可靠性、延长使用寿命、降低维护成本和提高安全性能等方面均有重要作用。
同时，耐久性研究对于推动复合材料行业发展也具有重要的作用。
本文旨在对纤维增强复合材料的耐久性进行深入的研究，为进一步提高材料的性能和应用提供理论和实践基础，以供参考。
关键词：纤维增强复合材料；耐久性；失效机理引言近年来，纤维增强复合材料作为一种新型材料，由于其良好的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、轻量化等优点，在航空、航天、汽车、建筑、体育器材等领域得到了广泛的应用。
然而，复合材料的耐久性问题，尤其是长期使用后的老化效应，也成为了工程应用中不可避免的极其重要的问题。
因此，研究纤维增强复合材料的耐久性以及长期老化效应，对于掌握其使用和发展趋势具有重要意义。
一、纤维增强复合材料的结构与性能（一）复合材料的概念和分类复合材料是由两种或更多种不同的材料组成的，通过物理或化学方法将它们结合在一起形成新的材料。
它们的性能通常比单一材料优越。
复合材料可以根据不同的分类标准进行划分。
通常根据增强材料的类型，复合材料可以分为纤维增强复合材料、片状复合材料、颗粒增强复合材料、泡沫复合材料等。
其中，纤维增强复合材料是应用最为广泛的一种。
（二）纤维增强复合材料的结构和制备纤维增强复合材料是由纤维和基体组成的。
其中，纤维是增强材料，可以是玻璃纤维、碳纤维、聚乙烯纤维等多种材料，基体是胶粘剂，可以是热塑性树脂、热固性树脂、金属等。
通过将纤维和基体结合在一起，纤维增强复合材料具有优异的力学性能和耐久性。
制备纤维增强复合材料通常有两种方法：手工层叠法和机械制备法。
手工层叠法是将纤维和基体逐层叠加，并使用手工夹具或真空袋将其紧压在一起，再进行热固化或热成型等后续处理。
机械制备法则是通过使用机械设备将纤维和基体复合在一起，通常可以快速形成复合材料。
（三）纤维增强复合材料的力学性能纤维增强复合材料具有优异的力学性能，主要表现在高强度和高模量，纤维增强复合材料的强度和模量比传统材料如钢铁等要高得多，最高可达到钢的两倍以上。
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高性能有机纤维增强复合材料的界面性能研究201001130606高同舜高性能有机纤维增强复合材料的界面性能研究摘要：为了改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能，本文从树脂基体入手，依据相似相容原理和纤维的结构特点开发出两种新型热固性树脂—PCH 树脂和AFR 树脂，分别用作UHMWPE 纤维复合材料和芳纶复合材料的基体，以未经表面处理的纤维作增强材料，采用热压成型法制备了UHMWPE 纤维/PCH 和芳纶/AFR 复合材料，并通过测定接触角、层间剪切强度(ILSS)、横向拉伸强度和扫描电镜观察形貌等方法研究了复合材料的界面粘结性能。
结果表明：UHMWPE 纤维和PCH 树脂浇注体的溶度参数相近，PCH 树脂溶液在UHMWPE 纤维表面的接触角为15.6°，说明对其具有良好的浸润性；UHMWPE/PCH 复合材料的ILSS 和单丝拔出强度分别为42.6MPa 和21.8MPa，均远大于UHMWPE/环氧树脂(EP)复合材料的相应强度，扫描电镜分析也表明UHMWPE 纤维增强PCH树脂基复合材料具有优异的界面粘结性能。
AFR 树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°，而EP 与芳纶的接触角为68°，说明AFR 树脂对芳纶的润湿性优于EP；芳纶/AFR 复合材料的ILSS、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.6MPa、25.3MPa、2256 MPa，比芳纶/EP 复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%，其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶与AFR 树脂之间的界面粘结性能较好。
Abstract:In order to improve the interfacial adhesion of UHMWPE fiber and aramid fiber reinforced polymer matrix composites, twonew thermosetting resin systems (PCH and AFR) have been developed according to law of similar mutual solubility and the structural characteristics of fibers. The adhesion properties of UHMWPE fiber/PCH and aramid /AFR composites were investigated by the methods of the contact angle, interlaminar shear strength, transverse tensile strength and scanning electron croscopy etc. Test results show that a strong interaction occurs betweenfibers and the matrix due to the structural and polar similarity. In the case of slight ifference between solubility parameters of UHMWPE fiber and cured PCH resin, it is found that the wettability of PCH resin on surface of the fiber can be improved and UHMWPE /PCH composite has excellent transverse tensile strength, interlaminar shear strength and the pull-out strength together with the outstanding interfacial bond property. The contact angle (42.8 °) between AFR resin and aramid fiber is smaller than the contact angle (68°) between the epoxy resin (EP) and aramid fibers. Therefore, the AFR resin had better wettability with the aramid fibers. The nterlaminar shear strength, transverse tensile strength and longitudinal tensile trength of aramid/AFR composite are respectively 74.6 MPa, 25.3MPa and 2256 MPa, increasing by 28.7%, 32.5% and 13.4% respectively compared with aramid fibers/EP composite. According to the SEM photograph of aramid fibers/AFR composite, AFR resin had good interface bonding performance with aramid fibers .关键词：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维芳纶纤维复合材料界面粘结性Keywords: UHMWPE fiber; aramid fiber; composites; interfacial adhesion1引言超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维和芳纶等有机纤维以其高比模量、高比强度、低密度、耐冲击等优异性能在航空航天、军事等多个领域得到了应用，但由于其结构导致的纤维表面呈现出较大的化学惰性，纤维与树脂的界面结合能较低，粘附性及浸润性很差，两相界面粘结不理想，而载荷又都是通过界面来进行应力传递的，导致复合材料的层间剪切强度低，影响了复合材料综合性能的发挥，限制了它在复合材料中的广泛应用。
因此，针对提高UHMWPE纤维和芳纶增强复合材料界面性能的研究是国内外材料界研究的热点，是纤维增强复合材料应用中迫切需要解决的关键科技问题之一。
最常使用的技术手段是对纤维的表面进行处理以提高纤维与基体之间的界面粘结强度。
常用于有机纤维表面改性的方法主要包括等离子体处理、化学试剂处理、辐射引发表面接枝处理、电晕放电处理等。
纤维经过处理后有的表面粗糙度发生了变化，有的则被引入了活性基团，有的表面引入一层涂层等，其最终作用都是使纤维表面能发生变化，改善纤维与基体树脂之间的粘结性能。
国内外研究的有机纤维表面处理方法很多，但真正实际应用的很少。
因为不管是化学改性还是物理改性都存在处理工艺复杂、连续在线处理困难、会对纤维表面结构造成一定程度的损伤、有三废等问题。
批量连续在线处理和易于实现工业化特点的处理方法是今后表面改性技术研究和发展的主要方向。
为改变这一情况，我们的研究思路是从树脂基体入手，依据相似相容原理和纤维的结构特点开发出两种具有良好浸润性的新型热固性树脂—PCH树脂和AFR树脂，分别用作UHMWPE纤维复合材料和芳纶复合材料的基体，以未经表面处理的纤维作增强材料，采用热压成型法制备了性能优异的UHMWPE纤维/PCH[1,2]和芳纶/AFR复合材料[3]，并从树脂溶液与纤维的接触角、单向复合材料的层间剪切强度、横向和纵向拉伸性能、破坏断面形貌等方面来评价树脂与纤维之间的界面粘结性能。
2实验部分2.1实验原料UHMWPE 纤维，荷兰DSM 公司；芳纶纤维（进口）；PCH 树脂、AFR 树脂，自制；E-51 环氧树脂（EP），上海树脂厂有限公司；苯乙烯、丙酮，上海凌峰化学试剂有限公司。
2.2单向纤维复合材料层压板的制备首先将计量好的树脂及各种助剂依次加入，制得树脂胶液；将制备好的树脂胶液浇入模具中，经固化后得到树脂浇注体。
用环向缠绕法制备单向纤维预浸料，按所需尺寸裁剪铺叠后置于模具中，再放入液压机内按照确定的工艺条件热压成型，即可得到单向复合材料层压板；然后按相关标准切割制样。
2.3 性能测试(1)PCH 树脂浇注体溶度参数的测定本实验采用平衡溶胀法测定PCH树脂浇注体的溶度参数(δ)。
使用正庚烷和苯乙烯制备溶胀剂，其溶度参数值分别为15.14(J/cm3)1/2、19.03(J/cm3)1/2。
根据混合溶剂的溶度参数公式(1)，设定一系列不同的正庚烷与苯乙烯的含量比值，可获得具有不同溶度参数的溶胀剂。
δmix = φhδh+φsδs (1)式中，δmix为正庚烷与苯乙烯混合溶剂的溶度参数；φh与φs分别为正庚烷与苯乙烯的体积分数；δh与δs分别为正庚烷与苯乙烯的溶度参数。
(2) 接触角测试采用液滴法测试树脂溶液与纤维表面的接触角。
用微量进样器抽取2μL 树脂溶液滴在纤维表面，用JC2000 型接触角测定仪连续记录不同时间下的树脂液滴在纤维表面的实际状况，并通过计算机软件分析计算出液滴与纤维表面的接触角。
(3) 微复合材料单丝拔出测试采用滴液法制备微复合材料试样。
单丝拔出试验在YG020B 型电子单纱强力机上进行。
用SZM45B 型光学显微镜测量纤维半径，用游标卡尺量出胶滴直径。
单丝拔出强度根据下式计算：τpull-out =P/(πdl) (2)式中，P 为纤维拔出最大载荷，l 为纤维半径，d 为树脂胶滴直径。
(4) 单向复合材料力学性能测试采用深圳CMT5105型电子万能试验机测试单向复合材料层间剪切强度(ILSS)和拉伸性能。
层间剪切强度测试按照GB3357-82《单向纤维增强复合材料层间剪切强度测试》，试样的尺寸为25mm×6.0mm×3.0mm，跨厚比为5:1，加载速度为2mm/min。
纵向拉伸性能和横向拉伸性能测试按照GB3354-82《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》。
(5) 复合材料破坏面形貌的观察采用日本JEOL 公司的JSM-6360LV 扫描电镜(SEM)观察分析单向复合材料层压板断裂面的形貌特征和单丝拔出前后纤维的表面状态变化，样品表面经过喷金处理。
3结果与讨论3.1UHMWPE 纤维/PCH 复合材料的性能研究树脂溶液对纤维表面的良好浸润是获得良好界面粘结性的一个重要方面，接触角测试是经常用来表征树脂溶液对纤维浸润性的方法。
图1显示了PCH树脂溶液在UHMWPE纤维表面的实际状况。