[发明专利]高温下纤维树脂复合材料界面剪切性能的测试及改善方法

说明书

本发明公开了一种高温下纤维树脂复合材料界面剪切性能的改善方法，其包括：至少以树脂溶液充分浸润选定纤维，之后干燥，获得纤维/树脂复合材料；以及，以树脂包覆所述纤维/树脂复合材料，之后使所述树脂固化。与现有技术相比，本发明的方法能有效改善高温下多孔纤维/树脂复合材料的界面剪切性能，且工艺简单，易于操作，成本低廉，便于大规模实施，具有广泛应用前景。本发明还公开了一种高温下纤维树脂复合材料界面剪切性能的测试方法，其具有简单易实施，稳定性和准确性好等优点。

技术领域

本发明具体涉及一种测试及高温下纤维树脂复合材料界面剪切性能的改善方法，例如一种高温下碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料界面剪切性能的测试方法及改善方法，属于复合材料界面改进技术领域。

背景技术

新材料如碳纳米管、石墨烯、氮化硼等一维二维材料具有优异的力、电、热等性能。为充分的利用其各种性能，已被组装成宏观的纤维，比如碳纳米管纤维、石墨烯纤维、氮化硼纤维及其两两复合或者多个复合而成的纤维。这种组装而成的纤维是多孔纤维，具有较大的孔隙率，因此聚合物很容易渗滤进去。下面以碳纳米管纤维为例进行说明。

与传统增强材料(如碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等)相比，碳纳米管(CarbonNanotube，CNT)具有十分优异的力学、电学和热学性能，如其拉伸强度和模量远高于现有碳纤维，分别可达120GPa和1TPa，导电性与铜等金属导线相当，热导率优于金刚石等。此外，碳纳米管具有极高的长径比、极低的密度、和耐腐蚀等特性。这些突出的性能使得碳纳米管成为未来轻量化、高性能、多功能复合材料的理想增强相。然而，由于碳纳米管比表面积大，碳纳米管之间易团聚，难以实现高含量碳纳米管在树脂中的均匀分散，而且碳纳米管在复合材料中取向度低，因此碳纳米管复合材料性能远未达到人们的期望值。

为克服上述困难，人们将大量的碳纳米管通过一定方式组装成一维连续的纤维，通过传统纤维复合材料制备工艺，可以获得高取向、高含量碳纳米管复合材料。例如，人们先后开发了溶液纺丝法、碳纳米管阵列纺丝法、以及化学气相沉积直接制备法等碳纳米管纤维制备方法，同时也对碳纳米管纤维的力学、电学和热学性能进行了系统研究。初步的研究结果表明，碳纳米管纤维的比强度和比刚度均已超过了现有碳纤维，其强度已高达8.9GPa，而且其具有更优异的导电和导热特性。

众所周知，纤维与树脂基体间性能传递是决定复合材料宏观性能的重要因素之一，因此为了更好的理解碳纳米管纤维复合材料的力学性能，人们对室温条件下碳纳米管纤维/树脂界面性能进行了初步探究。然而，鉴于在很多实际应用中，碳纳米管纤维/树脂复合材料需要在高温条件下工作，因而如何在高温条件下改善碳纳米管纤维/树脂复合材料的界面性能，特别是其界面剪切性能，也是业界亟待解决的问题。但是迄今尚没有相关报道。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高温下纤维树脂复合材料界面剪切性能的测试及改善方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种高温下纤维树脂复合材料界面剪切性能的改善方法，其包括：

至少以树脂溶液充分浸润选定纤维，之后干燥，获得纤维/树脂复合材料；

以及，以树脂包覆所述纤维/树脂复合材料，之后使所述树脂固化。

在一些较为具体的实施方案中，所述的高温下纤维树脂复合材料界面剪切性能的改善方法还可包括：

将树脂及对应的固化剂溶于稀释剂形成树脂溶液，

将所述选定纤维于所述树脂溶液内充分浸泡，之后取出、干燥，获得所述纤维/树脂复合材料。

在一些较为具体的实施方案中，所述树脂与稀释剂的质量比为1:0～1:50。

在一些较为具体的实施方案中，所述浸泡的时间为10s～1h。