碳纤维与聚酰胺自增强复合材料协同增强体系的制备及其性能研究

作者：门树林; **敏^*; 高志浩; 温荣严; 骆林; 崔笑晨

来源：复合材料科学与工程, 2022, (06): 41-46.

DOI：10.19936/j.cnki.2096-8000.20211028.031

• 碳纤维增强树脂基复合材料
• 自增强复合材料
• 协同增强
• 力学性能
• 轻量化

采用叠层热压工艺制备了单向碳纤维与聚酰胺自增强复合材料协同增强体系(CF-PF/coPA),即在碳纤维增强聚酰胺复合材料(CF/coPA)的基础上引入界面性能优异且韧性好的聚酰胺自增强复合材料(PF/coPA)。采用0°/90°拉伸试验、三点弯曲测试和动态机械性能测试研究了不同纤维体积分数CF-PF/coPA单向复合材料的纵向/横向拉伸力学性能、弯曲力学性能和热机械性能的变化趋势。结果表明，与PF20/coPA复合材料相比，CF-PF(10∶10)/coPA复合材料的纵向拉伸强度(267.6 MPa)与模量(8.9 GPa)分别提高了38.4%和778.7%。而且弯曲强度(67.1 MPa)比PF20/coPA、CF20/coPA复合材料分别提高了77.8%和17.2%。同时，与CF20/coPA复合材料相比，纤维增强效率提高了18.3%。断裂面SEM图像、90°拉伸试验和三点弯曲测试均表明CF-PF/coPA复合材料的界面性能优异。动态机械性能测试表明，在低温与高温条件下，该复合材料均具有比PF20/coPA与CF20/coPA复合材料更优异的力学性能。因此，该协同增强体系具有潜在的性能和成本优势，对结构材料的轻量化具有重要的理论和实践意义。

• 单位
  青岛大学; 机电工程学院