[发明专利]一种用于提升热塑性复合材料界面相强度的方法

说明书

本发明公开了一种用于提升热塑性复合材料界面相强度的方法，包括：步骤S1，制备可导电纳米溶液；步骤S2，制备可导电纳米材料涂敷纤维束；步骤S3，制备可导电纳米材料填充界面相拔出试样。根据本发明，其通过表征纤维束拔出载荷作用下可导电纳米材料填充热塑性复合材料界面相损伤形成及尺寸的演化规律，揭示了界面相强度的提升机制，一方面可从本质上提升热塑性复合材料界面粘结强度，另一方面借助提升机制有望从损伤早期即可避免热塑性复合材料在发生突发性破坏。

技术领域

本发明涉及热塑性复合材料领域，特别涉及一种用于提升热塑性复合材料界面相强度的方法。

背景技术

随着国家决定大力发展绿色环保可持续发展复合材料，具有轻质高强、高韧、可回收再利用等优势的热塑性复合材料受到空前关注，其在航空、航天、航海、汽车及高铁等尖端前沿科技领域已初步展现了诱人的应用前景。

在研究和改进热塑性复合材料的过程中，发明人发现热塑性复合材料失效的根本诱因为纤维/基体界面相性能退化，同时，纤维/基体界面脱粘处于热塑性复合材料失效进程的早期，而现有技术中对于如何提高界面相强度及如何在损伤早期避免热塑性复合材料的突发性破坏仍旧没有较好的解决方案。有鉴于此，实有必要开发一种用于提升热塑性复合材料界面相强度的方法，用以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的主要目的是，提供一种用于提升热塑性复合材料界面相强度的方法，其通过表征纤维束拔出载荷作用下可导电纳米材料填充热塑性复合材料界面相损伤形成及尺寸的演化规律，揭示了界面相强度的提升机制，一方面可从本质上提升热塑性复合材料界面粘结强度，另一方面借助提升机制有望从损伤早期即可避免热塑性复合材料在发生突发性破坏。

为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种用于提升热塑性复合材料界面相强度的方法，包括以下步骤：

步骤S1，制备可导电纳米溶液：

将可导电纳米材料及十二烷基硫酸钠按照9～11：2～4的质量比混合后加入去离子水，超声分散后得到浓度为5.10～7.50mg/ml的可导电纳米溶液；

步骤S2，制备可导电纳米材料涂敷纤维束：

抽取一束纤维束置入步骤S1制备得到的可导电纳米溶液中浸泡0.8～1.5min后立即取出，随后将浸泡后的纤维束置入真空烘箱中在115～128℃下加热3～6min进行一次烘干，将一次烘干后的纤维束再次置入步骤S1制备得到的可导电纳米溶液中浸泡0.8～1.5min后立即取出，将再次浸泡后的纤维束置入真空烘箱中在115～128℃下加热1～3min进行二次烘干，如此浸泡-烘干至少两个周期，使得纤维束表面的可导电纳米材料的含量为0.0117～0.0313mg/mm；

步骤S3，制备可导电纳米材料填充界面相拔出试样：

将烘干后的一束纤维束悬空固定，在熔融状态下将热塑性树脂基体滴覆于纤维束表面，待热塑性树脂基体在常温下固化后即可得到单根可导电纳米材料填充界面相拔出试样。

可选的，在步骤S3之后还设有：

步骤S4，制备可导电纳米材料填充纤维束增强半圆形树脂微滴试样：

将烘干后的一束纤维束铺设于脱膜平板上，在熔融状态下将热塑性树脂基体滴覆于纤维束表面，待热塑性树脂基体在常温下固化后将纤维束连同其上的热塑性树脂基体一并从脱膜平板上剥离脱膜即可得到单根可导电纳米材料填充纤维束增强半圆形树脂微滴试样。

可选的，所述纤维束由碳纤维、玻璃纤维、硼纤维及碳化硅纤维中的任意一种制成。

可选的，所述可导电纳米材料为多壁碳纳米管(MWCNT)及石墨烯中的任意一种；所述热塑性树脂基体为松香树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)及环氧树脂中的任意一种。