碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的研究進(jìn)展

吳志剛

(東方電氣(天津)風(fēng)電葉片工程有限公司 天津 300480)

0 引 言

碳纖維(CF)具有優(yōu)異的力學(xué)性能，同時(shí)耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞，低熱膨脹系數(shù)，導(dǎo)電、電磁屏蔽等綜合性能優(yōu)良。環(huán)氧樹脂(EP)具有優(yōu)良的機(jī)械性能、絕緣性能、耐腐蝕性能、黏接性能和低收縮性能。若以 EP為基體，CF為增強(qiáng)材料，將二者復(fù)合制成碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基(CF/EP)復(fù)合材料，則可發(fā)揮各自的優(yōu)良特性，提高復(fù)合材料的整體性能。CF/EP復(fù)合材料以其密度小、高比強(qiáng)度、高比模量、抗疲勞、耐腐蝕、耐燒蝕、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、磁屏蔽性等一系列特點(diǎn)，既可作為結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷，又可作為功能材料發(fā)揮作用，被廣泛用于航空航天、電子電氣、交通、運(yùn)動(dòng)器材、建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、壓力管罐、化工防腐等領(lǐng)域[1-2]。近年來，EP基體改性、CF表面改性以及層間增韌等方面成為研究熱點(diǎn)。

1 EP基體改性

EP是復(fù)合材料成型工藝中最常用的樹脂基體，但其固有的脆性使其制備的復(fù)合材料韌性較低，限制了其應(yīng)用。目前，仍有較多的研究致力于通過樹脂基體增韌改性以提高復(fù)合材料的韌性。常用的增韌技術(shù)有橡膠彈性體增韌、熱塑性樹脂增韌、超支化聚合物(HBP)增韌和納米粒子增韌等。

1.1 橡膠彈性體增韌

橡膠彈性體是使用最早的 EP增韌劑，其中，液體丁腈橡膠(CTBN)的分子柔韌性較好且含有極性很高的-CN基團(tuán)，因而已廣泛應(yīng)用于 EP的增韌改性。將其加入到 EP基體中時(shí)，通過調(diào)節(jié)兩者的溶解度參數(shù)，控制 EP體系固化過程中相分離析出所形成的“海島結(jié)構(gòu)”，及 EP體系空穴化的形成[3]，使橡膠彈性體在受到外力沖擊時(shí)吸收部分能量，起到中止裂紋、分枝裂紋、引發(fā)剪切屈服的作用，從而實(shí)現(xiàn)其對(duì) EP的增韌改性，但同時(shí)也會(huì)降低固化物的強(qiáng)度、模量及耐熱性等性能[4]。近年來開發(fā)的具有雙層或多層結(jié)構(gòu)的核殼彈性體(CSR)，顯著改善了這一不足。CSR以橡膠為核，以具有較高玻璃轉(zhuǎn)化溫度的塑料為殼體，前者起到增韌作用，后者主要功能是使彈性體相互隔離，促進(jìn)在基體中的分散及增加與基體間的相互作用。通過控制粒子尺寸及改變 CSR組成來改性EP，可以獲得明顯的增韌效果。

劉輝等[5]采用 CSR對(duì)縮水甘油胺型 EP體系進(jìn)行增韌，并采用拉擠工藝制備了耐高溫 CF復(fù)合芯導(dǎo)線。研究發(fā)現(xiàn)，CSR的加入，獲得了明顯的增韌效果，增韌改性后的 CF復(fù)合芯卷繞直徑大幅縮短至40D，卷繞性能進(jìn)一步提高，且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)基本保持不變。Day等[6]采用外層帶有縮水甘油基基團(tuán)的CSR與外層未官能團(tuán)化的CSR和CTBN分別增韌 EP，再通過樹脂傳遞模塑成型工藝制備 CF/EP復(fù)合材料，結(jié)果表明，除了拉伸彈性模量，復(fù)合材料的拉伸、壓縮及沖擊性能均隨增韌劑含量的增加而提高，并且外層官能團(tuán)化的 CSRs對(duì)復(fù)合材料的增韌效果更好。Phong等[7]采用粒徑約 35,nm的 CSR作為EP增韌改性劑。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng) CSR含量為 8.0,wt%,時(shí)，裂紋萌生和擴(kuò)展時(shí)的 I型層間斷裂韌性(GIC)分別提高了71.21%,和58.47%,，疲勞壽命相比未改性的CF/EP復(fù)合材料增長(zhǎng)了 75～100倍，同時(shí)，抗拉強(qiáng)度提高了約 10%,。Xu等[8]考察了斷裂試驗(yàn)溫度-80～50,℃范圍內(nèi)不同粒徑CSR對(duì)EP和CF/EP復(fù)合材料層壓板的增韌作用，結(jié)果表明，在各斷裂試驗(yàn)溫度條件下，當(dāng)納米級(jí) CSR含量為 6,wt%,時(shí)，增韌效果顯著，并優(yōu)于亞微米級(jí)和微米級(jí)橡膠顆粒實(shí)現(xiàn)的增韌效果，且在 20,℃條件下獲得最大韌性值；在-50,℃條件下，CSR對(duì)EP的增韌效果可實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)移性至CF/EP復(fù)合材料。

1.2 熱塑性樹脂增韌

熱塑性樹脂通常具有較好的韌性和耐熱性，將其用于 EP的增韌改性劑時(shí)，可使 EP在提高韌性的同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度、耐熱性等性能大幅下降。當(dāng)體系受到外力沖擊時(shí)，EP基體中的熱塑性樹脂顆粒一方面會(huì)發(fā)生塑性變形，并在此過程中吸收部分能量；另一方面，由于熱塑性樹脂具有優(yōu)異的延展性，使其可在受力過程中減緩 EP基體微裂紋的作用，從而達(dá)到提高 EP體系韌性的目的。目前，增韌 EP用熱塑性樹脂主要有聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)和聚砜(PSF)等。

PEI具備良好的韌性且 Tg高、機(jī)械性能優(yōu)異。20世紀(jì)80年代初，首次出現(xiàn)用PEI改性環(huán)氧樹脂的研究。陳志誠等[9]采用 PEI增韌劑 Ultem l000改性EP，制備了 T700/EP復(fù)合材料，研究結(jié)果表明，PEI改性后 EP復(fù)合材料的韌性得到顯著提高，而力學(xué)性能和 Tg都稍有下降；在強(qiáng)度滿足要求的前提下，PEI含量在 20,wt%,時(shí)，所得復(fù)合材料的韌性最好，GIC達(dá)到 593.6,J/m2。

PSF結(jié)構(gòu)與雙酚A型EP的結(jié)構(gòu)相類似，溶解度參數(shù)相近，與EP的相容性較好，且為剛性分子鏈，Tg也較高，在保持熱固性樹脂高模量、高Tg的同時(shí)，又可以實(shí)現(xiàn)熱塑性樹脂的高韌性[10]。李濤等[11]采用PSF增韌改性 EP，并使用熱壓罐真空袋法制備高韌性 CF/EP復(fù)合材料，研究結(jié)果表明，增韌后其抗彎強(qiáng)度提高了 5.8%,，達(dá)到 1,206.3,MPa；層間抗剪強(qiáng)度(ILSS)提高了 11.2%，達(dá)到 111.5,MPa；GIC提高了273%，達(dá)到 1,108.9,J/m2。增韌后該材料長(zhǎng)期使用溫度不低于130,℃。

徐亞娟等[12]采用耐熱等級(jí)較高的二氮雜萘聯(lián)苯聚醚砜酮(PPESK)對(duì)雙酚A型EP進(jìn)行共混改性，并采用 T-700碳纖維增強(qiáng)該樹脂體系制備了單向CF/EP復(fù)合材料。結(jié)果表明：PPESK 的加入，可在提高 EP及復(fù)合材料韌性的同時(shí)提高其耐熱性，但復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度及模量略有下降；PPESK加入量為15份時(shí)，CF/EP復(fù)合材料的 ILSS出現(xiàn)最大值，相比未改性復(fù)合材料提高了25%,。

1.3 HBP增韌

HBP具有良好的溶解性、低粘度和高化學(xué)反應(yīng)活性等優(yōu)點(diǎn)，且與 EP相容性較好，對(duì)樹脂的黏度影響不大，在保證增韌的同時(shí)，不顯著降低固化物的模量和耐熱性等性能。HBP的支化結(jié)構(gòu)和端基官能團(tuán)類型是影響改性EP的兩個(gè)重要因素[13]。

Fei等[14]研究了一系列具有不同主鏈結(jié)構(gòu)的羧基封端的 HBP，該系列HBP的引入并沒有發(fā)生相分離，其超支化結(jié)構(gòu)具有良好的界面相互作用，促進(jìn)了環(huán)氧/酸酐體系的固化過程，提高了交聯(lián)密度和自由體積分?jǐn)?shù)(FFV)，從而實(shí)現(xiàn)增韌作用，固化物的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均顯著提高。Decarli等[15]采用環(huán)氧基為端基的 HBP增韌 EP，并制備CF/EP復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng) HBP加入量為10,wt%,時(shí)，復(fù)合材料的 I型和 II型層間斷裂韌性分別增加 224%,和 265%,，其他性能如 ILSS、抗彎模量和強(qiáng)度出現(xiàn)適度下降，而Tg、熱穩(wěn)定性和橫向熱膨脹系數(shù)基本不受影響。

1.4 納米粒子增韌

在低添加量條件下，具有納米尺度的填料通過裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋釘扎、裂紋分叉、裂紋橋聯(lián)、粒子脫粘或塑性空隙增長(zhǎng)等機(jī)制對(duì)EP產(chǎn)生增韌效果。粒子尺寸及粒徑分布對(duì)增韌水平影響顯著，通常情況下，尺寸較小的粒子(＜50,nm)比大尺寸粒子的增韌效果更好，在樹脂中達(dá)到均勻且穩(wěn)定的分散狀態(tài)是發(fā)揮其增韌潛力的關(guān)鍵[16]。

李偉等[17]利用超聲波技術(shù)將納米 TiO2在 EP中進(jìn)行分散，研究發(fā)現(xiàn)，納米TiO2可對(duì)EP固化物起到增韌、增強(qiáng)的作用，并可改善CF與EP基體的界面粘結(jié)性能?；菅┟返萚18]采用復(fù)合分散工藝將納米 TiO2均勻分散于EP中，制備了樹脂澆鑄體和CF/EP復(fù)合材料 NOL環(huán)與Φ150,mm 容器。韓瀟等[19]采用氧化石墨烯對(duì) EP進(jìn)行增韌改性，利用預(yù)浸料技術(shù)熱壓工藝，制備了氧化石墨烯改性的 CF/EP復(fù)合材料。結(jié)果表明，制得的復(fù)合材料單向?qū)影?ILSS有較大提高，當(dāng)氧化石墨烯含量為 0.10%,時(shí)，其達(dá)到 96.14,MPa，提高了約8.05%,，Tg升高近5,℃。

2 CF表面改性

EP與CF之間的界面性質(zhì)是影響EP/CF復(fù)合材料綜合性能的關(guān)鍵因素之一。CF和樹脂基體之間的界面粘結(jié)主要與纖維表面的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，包括表面化學(xué)鍵和微觀結(jié)構(gòu)，表面積和表面自由能等。由于 CF表面的極性基團(tuán)較少，惰性較大，可通過各種表面處理的方法對(duì)CF進(jìn)行改性。通常采用的表面處理方法分為陽極氧化法、液相氧化法、氣相氧化法、等離子體處理法、化學(xué)接枝改性法、表面涂層法、超臨界流體處理法、高能輻照法等方法，或者以上方法的綜合應(yīng)用[20-21]。

2.1 陽極氧化法

陽極氧化法是目前工業(yè)上普遍采用的一種方法，具有氧化緩和、反應(yīng)均勻、易于控制、處理效果顯著等特點(diǎn)。該法是以 CF為陽極，石墨或其他惰性電極為陰極，在酸性、堿性或中性電解質(zhì)中，對(duì)CF進(jìn)行氧化。其原理是通過將 CF表面氧化刻蝕形成溝槽，引入羧基、羥基等官能團(tuán)，使其粗糙度、表面能增大，增強(qiáng)了纖維與樹脂的界面性能，從而使復(fù)合材料的ILSS得到顯著提高。

宋云飛等[22]以碳酸氫銨作為電解質(zhì)，對(duì)聚丙烯腈(PAN)基CF進(jìn)行陽極氧化處理。研究發(fā)現(xiàn)，CF/EP的 ILSS隨陽極化處理電流的增強(qiáng)而增大，合理調(diào)節(jié)通電電流，有利于改善CF與EP基體的浸潤(rùn)性，有效提高 EP和 CF界面粘結(jié)強(qiáng)度，使復(fù)合材料的整體承載能力增強(qiáng)。謝懷玉等[23]用掃描電鏡(SEM)、力學(xué)分析研究了陽極氧化對(duì)PAN基CF表面形貌及力學(xué)性能的變化過程，結(jié)果表明，隨著陽極氧化電流的增大，CF表面溝槽缺陷逐漸消失。

將陽極氧化法與其他處理方法相結(jié)合使用，可獲得更優(yōu)異的復(fù)合材料界面性能。Jiang等[24]將氧化石墨烯通過連續(xù)電沉積法沉積在陽極氧化處理后的 CF表面，有效提高了CF表面的粗糙度和潤(rùn)濕性能。

2.2 液相氧化法

液相氧化法是采用硫酸、硝酸、高錳酸鉀等具有氧化性的物質(zhì)對(duì)CF表面進(jìn)行刻蝕，增加 CF表面粗糙度并引進(jìn)能參與 EP固化反應(yīng)的羥基和羧基等官能團(tuán)，增強(qiáng)纖維與樹脂界面間的機(jī)械互鎖和化學(xué)作用，改善纖維與樹脂界面粘結(jié)狀況，提高力學(xué)性能。該方法對(duì) CF的表面處理效果較緩和，對(duì)纖維的力學(xué)性能損傷小，可提高CF的表面性能。

陳同海等[25]研究發(fā)現(xiàn)丙酮和硝酸混合溶液對(duì)CF表面處理120,min后，CF表面粗糙度最大，有利于提高復(fù)合材料的界面性能。Yu等[26]以過硫酸鉀/硝酸銀(K2S2O8/AgNO3)混合液處理 CF，其中 K2S2O8作為氧化劑，AgNO3作為催化劑，處理后的 CF表面氧原子數(shù)目增加到 14.11%,，n(O)∶n(C)＝0.168。

2.3 氣相氧化法

氣相氧化法通過采用熱空氣、氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等氣體作介質(zhì)對(duì) CF進(jìn)行氧化處理，處理后其表面物理、化學(xué)性狀均發(fā)生了變化，比表面積和表面粗糙度增加，含氧官能團(tuán)的種類和數(shù)量也有所增加，從而使復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能也相應(yīng)提高。其中，O3氧化法的工藝參數(shù)易于控制，處理效果顯著，已得到實(shí)際應(yīng)用。冀克儉等[27]利用 XPS研究了 CF經(jīng) O3氧化處理后表面元素組成及表面官能團(tuán)的變化，發(fā)現(xiàn) O3表面處理主要增加了 CF表面上的羥基或醚基官能團(tuán)，繼而明顯改善了 CF與 EP間的界面粘結(jié)。

2.4 化學(xué)接枝改性法

化學(xué)接枝法是通過化學(xué)方法在纖維表面引入具有反應(yīng)活性的單體或聚合物，然后再引發(fā)單體或聚合物在纖維表面聚合的改性方法，通常采用的聚合方式有自由基聚合、等離子體引發(fā)聚合、輻射引發(fā)聚合等。該方法不僅可以提高 CF與基體間的界面粘結(jié)力、層間剪切力、抗沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能，還可根據(jù)需求在CF表面接枝具有某種特殊功能的官能團(tuán)。

張海生等[28]通過加入引發(fā)劑和分布反應(yīng)等方法，對(duì) CF表面進(jìn)行接枝改性，研究表明，CF經(jīng)化學(xué)氧化、接枝反應(yīng)后，表面活性官能團(tuán)的含量和粗糙度均增加，CF/EP復(fù)合材料的ILSS增加。Wang等[29]報(bào)道了一種CF表面綠色接枝聚醚胺(D400)的方法，研究發(fā)現(xiàn) D400接枝后并未改變碳纖維表面形貌，但顯著增加了 CF表面的極性、潤(rùn)濕性和粗糙度，并改善了復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能。劉新宇等[30]采用冷等離子體接枝法對(duì)CF織物進(jìn)行表面處理，以馬來酸酐為接枝單體，在纖維表面引入高活性的酸酐基團(tuán)，研究發(fā)現(xiàn)冷等離子體接枝處理提高了CF表面活性，從而改善了 CF/EP復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能。臧真娟等[31]采用電子束加速器輻射接枝方法對(duì) PAN基 CF進(jìn)行表面改性，研究發(fā)現(xiàn)電子束輻射接枝改性的PAN基 CF表面粗糙度增加，表面活性官能團(tuán)增多，與樹脂的機(jī)械鍥合作用增強(qiáng)。

2.5 超臨界流體處理法

超臨界流體是指處于臨界溫度和臨界壓力以上的流體，具有很強(qiáng)的溶解能力和良好的流動(dòng)性和傳遞性。應(yīng)用在超臨界流體中的溶劑較多，主要有水、CO2等，其中 CO2因無毒、環(huán)保、安全、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。近年來，超臨界流體技術(shù)逐漸被用于聚合物和纖維材料的改性研究。

劉魁等[32]采用超臨界CO2對(duì)CF表面進(jìn)行處理，研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超臨界CO2處理后CF的單絲拉伸強(qiáng)度下降2.81%,，CF/EP的IFSS和ILSS在處理后分別提高 25.19%,和 17.11%,。范大鵬等[33]采用超臨界CO2對(duì) CF進(jìn)行表面處理，XPS分析表明，隨著超臨界 CO2處理溫度的升高，CF表面的 O/C比有所降低，表明超臨界CO2對(duì)CF具有深度清洗的作用。

2.6 表面涂層法

表面涂層法是在 CF表面涂覆一定厚度和具有一定反應(yīng)活性的介質(zhì)，該介質(zhì)能夠起到在 CF表面與樹脂基體之間搭建“橋梁”的作用，改善聚合物和增強(qiáng)纖維之間的相容性，降低界面張力。表面涂層法可通過偶聯(lián)劑、聚合物上漿劑、電聚合、超臨界流體涂覆處理等多種不同方式實(shí)現(xiàn)。

M.H.Choi等[34]在對(duì)CF進(jìn)行偶聯(lián)劑處理前，先對(duì)其進(jìn)行硝酸氧化處理，最終獲得了良好的效果，纖維與樹脂之間的界面結(jié)合得到了明顯改善，其增強(qiáng)的復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度最高。張中威等[35]研究發(fā)現(xiàn)球磨-液相氧化法改性后的短碳纖維(SCF)表面粗糙度增大，改善了纖維與樹脂的浸潤(rùn)性能，改性后的SCF/EP復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)良，孔隙率較低，其抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度最大值分別達(dá)到了71.2,MPa和27.75,kJ/m2，比純 EP 提高了 103.4%,和 63.9%,。

吳波等[36]采用己二酸改性 EP鉀鹽(AAEPK)對(duì)CF進(jìn)行上漿處理，當(dāng) AAEPK的濃度和吸附量分別為 1.0%,(質(zhì)量分?jǐn)?shù))和 3.0,mg/g時(shí)，處理劑可在纖維表面均勻分布，使得 CF在樹脂基體中的分散性得到改善。楊洪斌等[37]以硅烷偶聯(lián)劑 KH550和正硅酸乙酯 TEOS為前驅(qū)體，以對(duì)甲苯磺酸為催化劑，通過溶膠-凝膠法制備了硅溶膠，利用硅溶膠對(duì) CF進(jìn)行表面處理，并制備成CF/EP復(fù)合材料。

沈陽工業(yè)大學(xué)張愛玲等[38]采用循環(huán)伏安法，以丙烯酸為聚合單體對(duì)碳纖維進(jìn)行了電聚合改性，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)丙烯酸濃度為 0.3,mol/L、循環(huán)次數(shù)為 10次時(shí)，碳纖維的改性效果最佳。

超臨界流體涂覆處理也是表面涂層法之一。李東東[39]利用超臨界 H2O/三乙烯四胺(TETA)體系對(duì)CF表面進(jìn)行涂覆處理改性，研究發(fā)現(xiàn)，改性后纖維表面明顯從光滑變得粗糙，呈現(xiàn)不同程度的凸起，XPS測(cè)試表明在纖維表面 N、O元素大幅度增加，在纖維表面引入氨基，與環(huán)氧基團(tuán)形成氫鍵鍵合作用，提高了界面的結(jié)合能力和復(fù)合材料的力學(xué)性能。

3 層間增韌改性

在纖維增強(qiáng) EP基復(fù)合材料中，層間分層是一種常見的潛在失效形式，它常常會(huì)引起剛度和強(qiáng)度的變化。因此改善復(fù)合材料的分層抵抗能力和層間斷裂韌性具有非常重要的意義。通過在層間區(qū)域加入與樹脂基體工藝性相匹配的增韌組分形成高韌相結(jié)構(gòu)，往往可以有效抑制復(fù)合材料的分層損傷，提高其抗沖擊能力。

3.1 熱塑性樹脂層間增韌

鐘翔嶼等[40]采用具有良好相容性的聚芳醚酰亞胺熱塑粉料對(duì)高溫固化 EP增韌，并采用國(guó)產(chǎn)CCF800H高強(qiáng)中模碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧制備了復(fù)合材料。劉剛等[41]采用濕熱老化處理后尼龍無紡布(PNF)作為結(jié)構(gòu)化增韌層，制備了 PNF層間增韌改性的U3160型CF增強(qiáng)3266環(huán)氧(U3160-PNF/3266)復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn) PNF增韌層的引入并未導(dǎo)致復(fù)合材料面內(nèi)力學(xué)性能的下降，增韌后的復(fù)合材料 U3160-PNF/3266的90,°抗拉伸性能和模量分別提高約27%,和 15%,。

3.2 微納米材料層間增韌

CNTs在理論上是復(fù)合材料理想的增強(qiáng)材料，其超強(qiáng)的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性可極大地改善聚合物基復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性[42]。范雨嬌等[43]考察了直接在樹脂中加入 CNTs后制備預(yù)浸料以及將 CNTs噴涂在預(yù)浸料表面這兩種加入方式對(duì) CNTs-CF/EP復(fù)合材料層合板I型與II型層間斷裂韌性及ILSS的影響，研究發(fā)現(xiàn)，CNTs的加入使樹脂的黏度提高，固化反應(yīng)程度下降，CNTs含量過高則會(huì)使得其對(duì) CNTs-CF/EP層合板的增韌效果下降。姚紅偉等[44]采用上漿的方法將 CNTs引入到 CF表面，制備CF/CNTs/EP多尺度復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)，CNTs的引入在纖維和基體間構(gòu)建了一種CNTs增強(qiáng)EP的界面過渡層，其模量和碳元素含量呈梯度分布；改性后復(fù)合材料的 ILSS及彎曲強(qiáng)度分別提高了 13.54%,和12.88%,。

鄭楠等[45]采用低溫水熱法在 CF表面生長(zhǎng)具有高度取向性和垂直排列的 ZnO納米線，并制備了CF/EP復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)，ZnO生長(zhǎng)前后 CF拉伸強(qiáng)度沒有明顯降低。Dong等[46]采用化學(xué)氣相沉積(CVD)使納米CB原位生長(zhǎng)在CF表面上，研究發(fā)現(xiàn)改性后 CF的潤(rùn)濕性和表面能得到明顯提高，EP/CF復(fù)合材料 ILSS增加 22.0%,，界面抗剪切力增加44.4%,，抗沖擊性能提高 22.7%,。

白龍斌等[47]考察了微米 Al2O3粒子不同面密度對(duì)改性復(fù)合材料 II型層間斷裂韌性的影響，研究發(fā)現(xiàn)微米 Al2O3的加入明顯改善了復(fù)合材料的 II型層間斷裂韌性，當(dāng)密度為15,g/m2時(shí)改性效果最好。

4 結(jié) 論

本文圍繞 EP、CF、層間增韌改性方法綜述了不同改性方法對(duì)復(fù)合材料性能的影響，并預(yù)期綜合增韌改性將會(huì)有良好的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步深入研究。雖然改善復(fù)合材料界面性能的方法較多，但每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。僅僅追求復(fù)合材料的增韌效果是簡(jiǎn)單易行的，但韌性的大幅增長(zhǎng)通常不利于其他性能的均衡，如工藝性、耐濕熱性能等。綜合考慮改性方法、界面理論、界面設(shè)計(jì)工藝參數(shù)來控制界面性能，尋求韌性、工藝性以及各種性能的平衡與優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的高性能并拓展其應(yīng)用范圍，為復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展和壯大起到推動(dòng)作用。