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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2显示了PCH树脂溶液在UHMWPE纤维表面的实际状况。
由图2可见,PCH树脂溶液在UHMWPE纤维表面具有较小的接触角(θ=15.6°),这表明PCH树脂溶液与UHMWPE纤维之间存在良好的浸润性。
ILSS可以作为从宏观力学方面来评价复合材料界面粘接性能的主要指标。对不同的纤维应有与其相适应的树脂体系以保证树脂对纤维表面具有良好的浸润和粘结。表2显示UHMWPE纤维/PCH复合材料的ILSS、单丝拔出强度和横向拉伸强度分别为42.6MPa、21.8MPa和13.2MPa,明显高于UH-MWPE纤维/EP复合材料的相应强度。UHMWPE/PCH复合材料湿热前后层间剪切强度变化较小,强度保留率高,这表明UHMWPE/PCH复合材料不仅具有优良的界面粘接性能,还具有优良的耐湿热性能。
图3显示出了单丝拔出前后纤维表面显微结构的变化。比较图3(a)与图3(b)可见,在拔出后的纤维表面存在树脂层,这表明在纤维和基体之间存在良好的界面结合。图4为层间剪切试样断面的SEM图,从图中可以观察到有树脂残留在纤维的表面,同样可以说明在UHMWPE纤维与PCH树脂之间存在良好的界面结合。
图7为芳纶纤维/AFR复合材料层间剪切破坏面的SEM图。从图7可观察到其破坏面上的纤维表面粘带有部分树脂,裸露的纤维较少,从基体中拔出的纤维也较少,纤维间树脂呈锯齿状破坏,这表明材料在受力时界面相承受了一定的应力,应力传递到基体树脂中后,使树脂发生破坏,这说明AFR树脂能承受较大的剪切应力作用并与芳纶有较好的粘结性能。从表3可以看出,芳纶纤维单向增强AFR树脂基复合材料的横向拉伸强度为25.3MPa,比芳纶/EP复合材料的横向拉伸强度提高了32.5%。芳纶单向增强AFR树脂基复合材料的纵向拉伸强度和延伸率分别为2256MPa和3.26%,均高于芳纶/EP复合材料的相应性能值。这也从侧面反映了芳纶/AFR的界面粘结性能较好,使复合材料的纵向拉伸性能得到较充分发挥。







