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纤维含量对VARTM制备竹纤维/环氧树脂复合材料性能影响

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纤维含量是影响真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)技术制备高性能纤维复合材料的关键因素之一,通过考察竹纤维(BF)含量对VARTM成型过程中环氧树脂(EP)浸渍BF效果及BF/EP复合材料性能的影响,为竹纤维复合材料实际应用提供理论支撑.利用湿法层铺工艺将竹纤维束制作成竹纤维毡,再利用VARTM成型工艺制备出BF含量为0wt％、15wt％、25wt％、35wt％和45wt％的BF/EP复合材料.采用ESEM、超景深显微镜、力学试验机、TG、DMA对BF/EP复合材料的树脂浸渍纤维效果、吸水性、力学性能和耐热性能进行表征.研究结果表明:EP注射难度随BF含量增加而增大,BF/EP复合材料的吸水率随BF含量的增加逐步增加,35wt％时显著增加.随着BF含量的增加BF之间机械互锁性更强,能有效分散复合材料破坏应力,45wt％的BF/EP复合材料与15wt％相比弯曲强度、弯曲模量、剪切强度和冲击韧性分别提升了84％、64％、103％和101％.BF含量的增加使BF/EP复合材料在380℃之前热解速率加快,在此之后热解速率减缓,当BF含量多于35wt％时,BF/EP复合材料中的BF热分解剩余的无定形碳作为保护层能减少挥发性降解产物渗透到BF/EP复合材料中延缓热解反应.BF含量为45wt％时,致密的竹纤维毡能够限制树脂分子链段运动从而提高BF/EP复合材料的耐热性.当有高性能、低成本、使用场景为室内需求时可采用BF含量为45wt％制备BF/EP复合材料.
Effect of fiber content on the properties of bamboo fiber/epoxy resin composites prepared by VARTM

施江靖、陈红、张文福、吴婕妤

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南京林业大学 家居与工业设计学院,南京 210037

浙江省林业科学研究院,杭州 310023

竹纤维 VARTM 纤维含量 复合材料 植物纤维复合材料 环氧树脂

浙江省省属科研院所专项浙江省省院合作林业科技项目

2020F1065-32020SY09

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20210518.006

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(3)
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