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行業(yè)資訊
靜電紡絲技術(shù)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，F(xiàn)ormhals發(fā)明了一種利用靜電斥力來生產(chǎn)聚合物纖維的方式和實(shí)驗(yàn)裝置，這是公認(rèn)的第一次詳細(xì)的技術(shù)描述和制備纖維的開始。
靜電紡絲過程看似簡單，多種參數(shù)交互作用時頗為復(fù)雜，其主要影響制備的納米纖維膜對復(fù)合材料的提升有著很大的影響，如相對分子的質(zhì)量、溶液濃度與黏度、溶劑性質(zhì)、電導(dǎo)率、溶液溫度、表面張力等等，都會對纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。通過調(diào)整靜電紡絲制備的參數(shù)，最終得到形態(tài)、性質(zhì)完全不同的納米纖維。
早期的靜電紡絲并不能對復(fù)合材料起到很好的韌性增強(qiáng)、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(xù)性是科研工作者們廣泛研究攻克的問題。
20世紀(jì)90年代，美國阿克隆大學(xué)對靜電紡絲工藝和應(yīng)用展開了深入的研究，對制備和表征有著巨大進(jìn)步，但因技術(shù)原因還能完全商業(yè)化，直到2014年新西蘭的Revolution Fibres研發(fā)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(xù)性的千米之長的納米纖維率先實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化量產(chǎn)，并且實(shí)現(xiàn)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(tǒng)復(fù)合材韌性增強(qiáng)、高強(qiáng)度、耐沖擊 、抗疲勞等相關(guān)的問題。
為了提高CFEP復(fù)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(fù)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(shù)，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(xué)和熱性能測試，測試了納米纖維層間對CFEP復(fù)合材料力學(xué)和熱性能的影響。
結(jié)果表明，在斷裂起始和擴(kuò)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(qiáng)度分別提高約16%和13%。由于pa66納米纖維的存在，層間剪切強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別提高了約10%和15%。當(dāng)AWD值為1.05 g/m2時，復(fù)合材料的夏比沖擊能可提高18%左右。DMA結(jié)果表明，pa66納米纖維對Tg沒有影響。
根據(jù)上圖測試結(jié)果所示，pa66納米纖維膜是一種很有前途的技術(shù)，可以在不犧牲碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料面內(nèi)力學(xué)性能的前提下，提高碳纖維環(huán)氧復(fù)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(huán)氧復(fù)合材料的面內(nèi)力學(xué)性能，如抗彎強(qiáng)度、抗彎模量和抗壓強(qiáng)度。
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