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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 中国材料研究学会
哈尔滨工业大学
主编 苑世剑 国际刊号ISSN 1005-0299 国内刊号CN 23-1345/TB

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引用本文:陈泽久,王静.碳纤维/TiO2改性树脂复合材料的制备及力学性能[J].材料科学与工艺,2022,30(6):20-26.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20220147.
CHEN Zejiu,WANG Jing.Preparation and mechanical properties of carbon fiber/TiO2 modified epoxy resin composites[J].Materials Science and Technology,2022,30(6):20-26.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20220147.
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碳纤维/TiO2改性树脂复合材料的制备及力学性能
陈泽久1,2, 王静1,2
(1.天津工业大学 纺织科学与工程学院,天津 300387; 2.先进纺织复合材料教育部重点实验室(天津工业大学),天津 300387)
摘要:
针对环氧树脂脆性大、与碳纤维形成的界面性能较差等问题,本文选用纳米TiO2对5284环氧树脂进行改性,并以角联锁机织物为增强体制备了碳纤维/环氧树脂复合材料。使用FT-IR、旋转流变仪、表面张力仪等设备对TiO2/环氧树脂进行表征,并研究了树脂改性对复合材料压缩与层间剪切性能的影响。研究表明:TiO2的羟基与环氧树脂的环氧基和羟基发生了反应;经1wt.%TiO2改性的树脂复数黏度为0.066 Pa·s,纤维与树脂间接触角为28.85°,浸润效果较好;相较于未改性复合材料,树脂改性的复合材料纵向压缩强度与模量分别提高了7.46%和11.03%,横向压缩强度与模量分别提高了6.99%和4.96%,纵向、横向的剪切强度分别提高了6.88%和4.65%。TiO2改性环氧树脂提高了复合材料的承载能力,改善了界面结合强度。
关键词:  环氧树脂  碳纤维  TiO2  角联锁机织物  剪切强度
DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20220147
分类号:TB332
文献标识码:A
基金项目:国家重点研发项目(2019YFC0311802);天津市自然科学基金面上项目(19JCYBJC18300).
Preparation and mechanical properties of carbon fiber/TiO2 modified epoxy resin composites
CHEN Zejiu1,2,WANG Jing1,2
(1.School of Textile Science and Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China; 2.Key Laboratory of Advanced Textile Composite Materials of Ministry of Education (Tiangong University),Tianjin 300387, China)
Abstract:
In order to solve the problems of high brittleness of epoxy resin and poor interfacial properties between resin and carbon fibers, 5284 epoxy resin was modified by nano-TiO2, and carbon fiber/epoxy resin composites were prepared with angle interlocked fabric as reinforcement. The TiO2/epoxy resin was characterized by FT-IR, rotational rheometer, and surface tensiometer. The effects of resin modification on the compressive and interlaminar shear properties of the composites were studied. Results showed that the hydroxyl of TiO2 reacted with the epoxy and hydroxyl of the resin. The complex viscosity of the resin modified by 1wt.%TiO2 was 0.066 Pa·s, and the contact angle between resin and fibers was 28.85°, indicating good wettability. Compared with unmodified composite, the longitudinal compressive strength and modulus of resin-modified composite increased by 7.46% and 11.03%, the transverse compressive strength and modulus increased by 6.99% and 4.96%, and the longitudinal shear strength and transverse shear strength increased by 6.88% and 4.65%. TiO2 modification of epoxy resin can not only improve the bearing capacity of the carbon fiber/epoxy resin composites, but also enhance their interfacial bonding strength.
Key words:  epoxy resin  carbon fiber  TiO2  angle interlocked fabric  shear strength

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