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PA66納米纖維膜可使復合材料斷裂韌性提高50%以上

發布日期：2021-04-02 作者：大連義邦科技瀏覽數：11193

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靜電紡絲技術簡單的說，就是聚合物熔體或溶液在高壓靜電場作用下形成纖維的過程。

早在1934年，Formhals發明了一種利用靜電斥力來生產聚合物纖維的方式和實驗裝置，這是公認的第一次詳細的技術描述和制備纖維的開始。

靜電紡絲過程看似簡單，多種參數交互作用時頗為復雜，其主要影響制備的納米纖維膜對復合材料的提升有著很大的影響，如相對分子的質量、溶液濃度與黏度、溶劑性質、電導率、溶液溫度、表面張力等等，都會對纖維的形態結構產生影響。通過調整靜電紡絲制備的參數，最終得到形態、性質完全不同的納米纖維。

早期的靜電紡絲并不能對復合材料起到很好的韌性增強、斷裂韌性提升作用，因靜電紡絲的比表面積、纖維直徑大小、纖維孔徑大小、不能很好的連續性是科研工作者們廣泛研究攻克的問題。

20世紀90年代，美國阿克隆大學對靜電紡絲工藝和應用展開了深入的研究，對制備和表征有著巨大進步，但因技術原因還能完全商業化，直到2014年新西蘭的Revolution Fibres研發了一種電紡聚酰胺納米纖維（pa66），其中Xantu. Layr是一種非紡織的織物，制成了連續性的千米之長的納米纖維率先實現了工業化量產，并且實現了更小的纖維直徑、更小的纖維間孔徑、更大的比表面積等解決了一些與傳統復合材韌性增強、高強度、耐沖擊 、抗疲勞等相關的問題。

為了提高CFEP復合材料的斷裂韌性，靜電紡絲納米纖維可作為夾層使用在復合材料層間。大連義邦Xantu. Layr納米纖維膜通過選擇最佳靜電紡絲參數，如時間或納米纖維面積重量，可以一定的改善斷裂韌性值。通過一系列的力學和熱性能測試，測試了納米纖維層間對CFEP復合材料力學和熱性能的影響。

結果表明，在斷裂起始和擴展階段，納米纖維均可使斷裂韌性提高50%左右。pa66納米纖維的加入可使材料的抗彎模量和強度分別提高約16%和13%。由于pa66納米纖維的存在，層間剪切強度和抗壓強度分別提高了約10%和15%。當AWD值為1.05 g/m2時，復合材料的夏比沖擊能可提高18%左右。DMA結果表明，pa66納米纖維對Tg沒有影響。

根據上圖測試結果所示，pa66納米纖維膜是一種很有前途的技術，可以在不犧牲碳纖維環氧復合材料面內力學性能的前提下，提高碳纖維環氧復合材料的斷裂韌性。pa66納米纖維的存在也可以有效地提高碳纖維環氧復合材料的面內力學性能，如抗彎強度、抗彎模量和抗壓強度。

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