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靜電紡絲工藝納米纖維膜與增韌顆粒及聚合物膜斷裂韌性測試對比

發(fā)布日期：2021-02-09 作者：大連義邦科技瀏覽數：11518

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材料抵抗裂紋擴展斷裂的韌性性能稱為斷裂韌性。是材料抵抗脆性破壞的韌性參數。是度量材料的韌性好壞的一個定量指標。在復合材料中用作衡量分層抗力的指標。在本實驗中，使用雙懸臂梁試驗和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層單向層合板的裂紋能量釋放率(裂紋開始時間)。 

針對復合材料增韌方式通常有以下幾種，針對每種材料特性，優(yōu)缺點如下：

增韌顆粒：

增韌顆粒通常為高分子化合物，能與樹脂混溶，含有活性基團，可以參與樹脂的固化反應，提高斷裂伸長率和沖擊強度，但熱變形溫度有所下降，這種物質稱之為增柔劑（增韌顆粒），

增韌顆粒加入樹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，進而降低復合材料的性能。此外，在固化過程中，韌性增強顆粒會在樹脂中流動，進而導致更加不均勻的顆粒分布。韌性增強顆粒還會增加樹脂的粘性，使樹脂特別不適合用非熱壓罐加工方法制造的層合板，而且會增加層合板的厚度，降低層合板的平面剛度和強度，并有可能降低復合材料層合板的玻璃化轉變溫度(Tg)。 

增韌聚合物膜：

在層間區(qū)域使用聚合物膜的復合材料增韌技術會導致樹脂流動性差、孔隙率和樹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。

預浸料材料的交錯膜往往是僵硬的，無粘性和難以使用。在層合板中使用微纖維膜可以提高抗沖擊性，但往往對其他復合材料的機械和物理性能有不利影響。

此外，添加大量的超細纖維膜可能導致層合板的重量和厚度增加。

納米纖維膜：

納米纖維膜Xantu. Layr是非常精細的纖維材料，采用靜電紡絲工藝，將連續(xù)的千米長的納米纖維沉積到無紡布載體中。 在幾乎不增加任何厚度和重量的情況下，改善復合材料的斷裂韌性、沖擊強度之后的壓縮（CAI)和抗疲勞強度。

以下是加入增韌顆粒的增韌數據對比：

加入納米纖維膜、聚合物膜的數據：

模式1層間斷裂韌性匯總如下：

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%

實驗表明，在ASTM D 5528實驗前提下，以上三種材料分別進行模式I 斷裂韌性實驗，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%，數據遠高于增韌顆粒和聚合物膜，可廣泛適用于熱固性樹脂基碳纖維韌性增強。

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，減震吸能提升樹脂韌性，改善碳纖復合材料的脆性，在軍工、航空、汽車、高端體育用品等領域，對提升CAI值上限有顯著效果。

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