固化温度对苎麻纤维增强复合材料性能的影响

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1、2012年4月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSApril2012固化温度对芒麻纤维增强复合材料性能的影响刘燕峰，包建文，李艳亮，益小苏(北京航空材料研究院先进复合材料亜点实齡室，北京100095)摘要：研究了固化温度对芒麻纤维増强复合材料力学性能的影响，同时对比研究了平纹芒麻织物、单向芒麻纤维和单向玻璃纤维増强复合材料的力学性能。结果表明：环氧树脂3233分别在120七，140%和180P固化2h后，其拉伸性能和弯Illi性能没有明显的变化;而基于坏氧树脂3233的芒麻纤维增强复合材料在120Y和140口古

2、化2h后力学性能相当,但是

3、在180弋固化2h后,強度明显减小，模呆变化不大;单向芒麻纤维增强复合材料的力学性能要远远大丁•平纹芒麻织物增强复合材料的力学性能，如单向芒麻复合材料uRamie-3233-120的圧缩强度和压缩模量分别为154.0MPa和35.6GPa,而芒麻织物增强复合材料fRaniie-3233-120分别为95.0MPa和9.2GPa；玻璃纤维增强复合材料的强度也会高明显高于芒麻纤维增强复合材料的强度。关键词：芒麻纤维;玻璃纤维;复合材料I)OI：10.3969/j.issn.1005-5053.2012.2.009中图分类号：V223；V215.5文献标识码：A文章编

4、号：1005-5053(2012)02-0049-05为减少污染、保护环境，同时为应对R益逼近的能源危机和资源约束，植物纤维及其复合材料日益成为人们的研究热点。植物纤维主要包括芒麻、亚麻、剑麻、大麻和木纤维等，与合成纤维相比,具有轻质、无毒、低成本、高的比强度和比模量及可生物降解特性D旳。其中，芒麻纤维在中国来源广泛，被称作“屮国草”，其力学性能较为优异，拉伸强度为400〜938MPa,拉伸模量为61.4~128.0GPa。因此，科学T•作者广泛开展了芒麻纤维织物增强树脂基复合材料性能的研究s⑶o植物纤维增强复合材料根据基体树脂的种类,通常需在室温〜200七的范

5、围内进行加工,而植物纤维是由纤维素、半纤维素、木质素、果胶等成分组成，这些成分随温度升高而逐渐氧化降解，从而导致纤维力学性能下降,但固化温度对植物纤维增强复合材料力学性能影响的研究很少报道叫本工作首先研究了固化温度对环氧树脂力学性能的影响；固化温度对芒麻纤维丝束力学件能的影收稿日期:2011-01-25；修订日期:2012-01-10基金项冃：中国航空工业集丙公司创新基金(2010E62116)作者简介:刘燕峰(1979—),男，博士，工程师,主要从事植物纤维增强树脂基复合材料和高性能树脂皐复合材料的研究，(E-mail)caripul©gmail・corno通

6、讯作者:益小苏，主要从事复合材料研究,(E-mail)xiaosu.yi@gmail.corn:>响，然后研究了固化温度对单向芒麻纤维增强环氧树脂基复合材料力学性能的影响，同时也对比研究了单向芒麻纤维和单向玻璃纤维增强树脂基复合材料的力学性能。1实验部分1.1原材料芒麻纤维纱线由江西井竹麻业有限公司提供°环氧树脂牌号为3233,北京航空材料研究院制。玻璃纤维为高强度玻璃纤维无捻粗纱EC-960A,市中材科技股份有限公司提供。1.2测试仪器及条件示差打描量热仪(DSC)为Terkin-ElmerDSC-7,升温速率为20弋/min。热失重分析仪(TGA)为Pe「

7、kin-ElmerTGA-2，升温速率为20%：/min0树脂板材和复合材料的力学性能在InstronModel试验机上测试。复合材料的拉伸试样尺寸为250mmx15mm,测试标准为ASTMD3039。弯曲试样尺寸为80mmx12.5nmi,跨距为厚度16倍，测试标准为ASTMD790o复合材料的压缩试样尺寸为140mmx12mm,测试标准为ASTMD6641o复合材料的剪切试样尺寸为30mmx6mm,测试标准为ASTMD2344,跨距为厚度4倍和5倍。树脂的拉伸性能测试按照标准ASTMD638,试样为哑铃型,弯曲性能测试按照标准ASTMD790,跨距为厚度16

8、倍。1.3环氧树脂板材的制备为了能有效地抑制树脂中的气泡，采用模圧工艺制备环氧树脂板材，将树脂铺放入模具中,然后加热到100兀，停留一定时间，待树脂出现拉丝现象时，开始加圧，最大斥力为10MPa,升温到特定的温度固化21),后逐渐降温到50T时,释放圧力，得到环氧树脂板材。1.4复合材料的制备采用模压T艺制备复合材料，将预浸料铺放入模具中，然后加热到80记时，开始加压，最大压力为3MPa，升温到特定的温度固化2h,后逐渐降温到50Y时，释放压力，得到复合材料层合板。2结果与讨论2.1树脂和芒麻纤维的热性能图1为环氧树脂3233的DSC曲线，升温速率为20^/mi

9、n。120〜200七宽的