聚氨酯/纳米SiO2改性碳纤维增强环氧树脂复合材料界面性能

作者：袁玉环; 左进霞; 彭聪; 武湛君^*

来源：复合材料学报, 2023, 40(11): 6073-6086.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230117.005

• 碳纤维增强环氧树脂复合材料
• 界面性能
• 纳米二氧化硅
• 聚氨酯
• 碳纤维表面改性

聚合物与纤维之间的界面性能对提升复合材料力学性能尤为重要。本文采用异氰酸根(-NCO)封端的聚氨酯(PU)分子对纳米SiO2表面进行改性，同时采用KH550对碳纤维(CF)进行表面改性，利用-NH2与-NCO较高的反应活性，在CF和纳米SiO2粒子间通过PU分子链形成共价键连接。结果显示：PU极性分子链的引入，提高了CF的表面能，使其表面润湿性显著提高。相较于KH550直接接枝纳米粒子的碳纤维(CF-KH550-SiO2)，通过PU分子链接枝纳米粒子的碳纤维(CF-KH550-PU-SiO2)，其表面能提升23.0%，表面纳米SiO2粒子的接枝率和分散均匀性也明显提升。CF-KH550-PU-SiO2/环氧树脂(EP)的界面剪切强度(IFSS)和层间剪切强度(ILSS)相比未改性CF/EP分别提高72.9%和47.9%，相比CF-KH550-SiO2/EP分别提高17.3%和11.2%。

• 单位
  江南大学; 工业装备结构分析国家重点实验室; 大连理工大学