纳米纤维增韧膜不同层间铺放位置对提高断裂韧性的对比实验

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发布日期：2021-01-05 作者：大连义邦科技浏览数：16350

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有许多种方法用于消除或者降低复合材料分层问题。例如缝合、编织、钉扎、颗粒等，虽然这些方法有利于防止分层，但是他们通常会降低机械性能，大连义邦Xantu.Layr纳米纤维膜层间增韧是解决复合材料断裂韧性而研发的一款增韧材料，一种增加复合材料断裂韧性，抗分层的简便方式之一。

通过在复合材料层间增加热塑性纳米纤维膜从微观提高树脂韧性，吸收冲击能量。本篇文章经过对碳纤维层压测试板在不同层间位置使用纳米纤维膜进行了实验，以下是实验情况。

实验测试标准为ASTM D7136，总层数为12层，总厚度为3mm，尺寸为100 mm* 150 mm，本实验的目的是从节约成本考虑如何将纳米纤维膜用量相同的情况下，尝试不同铺贴位置获得有效提高断裂韧性的最大收益，从而某些行业可根据成本预算对使用的纳米纤维膜数量考虑减半。测试在C-H的样板中以不同的方式加入5层纳米纤维膜进行对比实验，我们不妨猜测下哪一组实验数据最好。

实验前提（参照ASTM D7136）：

1、样品A 未使用纳米纤维膜；

2、样品B在10个层间每一层都使用纳米纤维膜；

3、样品C-H各使用5层纳米纤维膜，尝试不同铺贴位置获得有效提高断裂韧性的最大收益；

 实验样品描述（在低速冲击作用下）：

1、当纳米纤维膜放置在上层或下层（C和D样品），对比样品B总损伤平均上升54%；

2、样品E和F，5层纳米纤维膜在上或者下层，分层区域面积E 3185m㎡， F为3107m㎡；

3、样品G和H在中间层增加5层纳米纤维膜，其中G为2层在上，3层在下，样品H与G铺贴位置相反； 

实验证明：在层压板中间层对称均匀使用纳米纤维膜效果更好（数据请看实验表）

实验结论：

1、在所有层间放置纳米纤维膜如方案（B），分层区域总量可以减少60%；

2、使用方案（C-D）会产生大量的分层，当在一面（上层或者下层）单侧使用5层纳米纤维膜，平均总损伤区域对比样品（B）增加了54%；

3、实验中效果最差是方案（E-F）将5层纳米纤维膜分成2层在上层，3层在下层；

4、实验中最佳的铺贴方案（H）以均匀对称的形式放置于层压板的中间层，在这种情况下，总体的损伤面积比样品B（全使用）多50%，但是比参考样品A(未使用)降低40%，然而这种方式纳米纤维膜的用量仅为样品B的一半，这种方式的最大优点是在C-H样品中分层损伤(DoD) 值最小。

总结，经过实验得出结论，部分行业可使用相对较少的纳米纤维增韧膜获得更好的抗分层性和断裂韧性提升，首推方案B即每一层都添加纳米纤维膜可获得更高的提升效果，其次节约成本的方案H即在靠近中间层进行对称均匀铺贴也可以获取相对较高的提升收益。

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