梯度结构对竹束纤维复合材料界面失效的影响

为研究竹材梯度结构对竹束纤维复合材料性能的影响,以竹束纤维(BF)为增强相,环氧树脂-甲基四氢邻苯二甲酸酐(EP-MeTHPA)体系为基体相,采用热压成型制备竹束纤维增强环氧树脂-甲基四氢邻苯二甲酸酐复合材料体系(BF/EP-MeTHPA).通过改变BF单元?竹青侧束纤维(BF-GS)和竹黄侧束纤维(BF-YS),研究梯度结构对BF/EP-MeTHPA界面失效的影响.在分析复合材料力学性能的基础上,通过动态热机械分析(DMA)、原位加载、FTIR等纳、微观试验手段,对纤维-树脂结合状态、界面微区力学、热分析和宏观力学表征等进行研究.实验结果表明,由于BF-GS中纤维含量与强度较高,在EP-MeTHPA体系中的增强效果与分布均匀性优于BF-YS,弯曲呈现韧性阶梯状破坏;但其浸润性与界面性能却低于竹黄侧束纤维增强环氧树脂-甲基四氢邻苯二甲酸酐复合材料体系(BF-YS/EP-MeTHPA).通过对竹材结构进行观察,发现BF-YS残留了更多的薄壁细胞,粗糙表面有利于EP的浸润与黏附,因此在接触角测试中,BF-YS的浸润力约为BF-GS的60％.FTIR显示,MeTHPA可与BF羟基反应生成新的酯键,使得BF与EP-MeTHPA体系形成化学键,提高界面稳定性,而BF-YS中非结晶区的暴露使其极性更强(106.5 mN/m),各特征峰相对面积变化量也大于BF-GS,更容易形成化学键合,其稳定性也会提高.