聚醚酰亚胺纳米纤维膜同步改善VARI成型CF/EP复合材料层间韧性和面内力学性能

• 作者: 阳泽濠 宁博 陈正国 徐学宏 刘卫平 薛怿 刘勇 张辉 俞建勇
• 来源期刊: 材料工程
• 学科: 其他
• 关键词: 碳纤维增强环氧树脂基复合材料;真空辅助树脂灌注;聚醚酰亚胺;纳米纤维膜;层间韧性;面内力学性能
• 年，卷（期）: 2025,（2）
• 页码范围: 202-212
• 页数: 11页
• 语种: 中文

摘要

研究了静电纺聚醚酰亚胺（PEI）纳米纤维膜对真空辅助树脂灌注（VARI）成型碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料层间韧性和面内力学性能的影响规律及其内在微观机制。研究发现，PEI纳米纤维膜与环氧树脂浸渍性良好且不影响树脂流动，适用于灌注温度为70℃且灌注时间小于30 min的VARI成型工艺，在120℃的环氧树脂固化温度下6 min内完全溶解。PEI纳米纤维膜的引入可同时改善CF/EP复合材料的层间韧性和面内力学性能，15 g/m2的PEI纳米纤维膜可以使CF/EP复合材料的Ⅰ型层间断裂韧度、Ⅱ型层间断裂韧度和层间剪切强度分别提升55.1%,65.4%和12.2%,20 g/m2的PEI纳米纤维膜使CF/EP复合材料的弯曲强度和模量分别提高了10.6%和9.3%,10 g/m2的PEI纳米纤维膜使压缩强度和压缩模量分别增加24.3%和18.9%。PEI纳米纤维膜通过原位溶解和环氧树脂固化诱导相分离，在CF/EP复合材料层间形成均匀分布的PEI/环氧树脂两相结构，提高了复合材料层间裂纹的扩展阻力和层间树脂基体的载荷转移能力，可能是复合材料层间韧性和面内力学性能得到改善的原因。