聚丙烯腈基碳纤维增强结构用桉木单板层积材的研制

作者：徐煜炜; 侯伦灯^*

来源：林业工程学报, 2023, 8(04): 59-65.

DOI：10.13360/j.issn.2096-1359.202210023

• 桉木
• 聚丙烯腈基碳纤维
• 结构用单板层积材
• 铺设率
• 理化性能

用普通桉木单板研究开发高强结构用木质复合材料，解决当前桉木因材性较差难以适应结构用材的需求及普通单板层积材弹性模量与静曲强度指标大多维持在120E～140E的较低水平等问题，开拓新型结构用单板层积材的应用市场。运用复合材料层合板理论、界面结合理论研制聚丙烯腈(PAN)基碳纤维增强结构用单板层积材(SLVL),采用正交试验方法探究产品结构与工艺因素对复合板材各项理化性能的影响，以及分析碳纤维铺设率对力学性能的影响规律。结果表明：PAN基碳纤维增强复合材料效果显著，各理化性能均呈提高的趋势但增幅不一。热压压力对板材浸渍剥离性能和水平剪切强度影响显著，纳米SiO2添加与碳纤维层数及铺设结构对性能有较大影响。各工艺因素对弹性模量和静曲强度的影响趋势及较优水平基本一致，但方差分析显示试验范围各因素变化产生的影响不显著。优化工艺参数为碳纤维层数2层、纳米SiO2 2.5%、热压时间1.25 min/mm、热压压力2.0 MPa。为提高材料利用效率并降低成本，碳纤维铺设率的提高有利于SLVL力学性能的提升，铺设率从30%增大到50%时，各项性能的提高幅度较大，继续增至70%时提高幅度有所下降，趋势表明选择适当的铺设率可以达到合理利用与成本控制的目的。

• 单位
  福建农林大学