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樹脂溶液對纖維表面的良好浸潤是獲得良好界面粘結性的一個重要方面,接觸角測試是經常用來表征樹脂溶液對纖維浸潤性的方法。圖2顯示了PCH樹脂溶液在UHMWPE纖維表面的實際狀況。
由圖2可見,PCH樹脂溶液在UHMWPE纖維表面具有較小的接觸角(θ=15.6°),這表明PCH樹脂溶液與UHMWPE纖維之間存在良好的浸潤性。
ILSS可以作為從宏觀力學方面來評價復合材料界面粘接性能的主要指標。對不同的纖維應有與其相適應的樹脂體系以保證樹脂對纖維表面具有良好的浸潤和粘結。表2顯示UHMWPE纖維/PCH復合材料的ILSS、單絲拔出強度和橫向拉伸強度分別為42.6MPa、21.8MPa和13.2MPa,明顯高于UH-MWPE纖維/EP復合材料的相應強度。UHMWPE/PCH復合材料濕熱前后層間剪切強度變化較小,強度保留率高,這表明UHMWPE/PCH復合材料不僅具有優良的界面粘接性能,還具有優良的耐濕熱性能。
圖3顯示出了單絲拔出前后纖維表面顯微結構的變化。比較圖3(a)與圖3(b)可見,在拔出后的纖維表面存在樹脂層,這表明在纖維和基體之間存在良好的界面結合。圖4為層間剪切試樣斷面的SEM圖,從圖中可以觀察到有樹脂殘留在纖維的表面,同樣可以說明在UHMWPE纖維與PCH樹脂之間存在良好的界面結合。
圖7為芳綸纖維/AFR復合材料層間剪切破壞面的SEM圖。從圖7可觀察到其破壞面上的纖維表面粘帶有部分樹脂,裸露的纖維較少,從基體中拔出的纖維也較少,纖維間樹脂呈鋸齒狀破壞,這表明材料在受力時界面相承受了一定的應力,應力傳遞到基體樹脂中后,使樹脂發生破壞,這說明AFR樹脂能承受較大的剪切應力作用并與芳綸有較好的粘結性能。從表3可以看出,芳綸纖維單向增強AFR樹脂基復合材料的橫向拉伸強度為25.3MPa,比芳綸/EP復合材料的橫向拉伸強度提高了32.5%。芳綸單向增強AFR樹脂基復合材料的縱向拉伸強度和延伸率分別為2256MPa和3.26%,均高于芳綸/EP復合材料的相應性能值。這也從側面反映了芳綸/AFR的界面粘結性能較好,使復合材料的縱向拉伸性能得到較充分發揮。