碳纤维增强生物基环氧树脂的力学性能及断裂行为OA

为评估生物基环氧树脂替代传统石油基环氧树脂在碳纤维复合材料中的应用潜力,选用生物基环氧树脂与普通商用环氧树脂分别制备碳纤维复合材料层压板,从多角度考察两种材料在拉伸、三点弯曲及摆锤冲击载荷下的力学性能和破坏特点,并采用声发射技术监测拉伸过程中的损伤演化,结合扫描电镜观察断口形貌,系统评价生物基环氧树脂在碳纤维复合材料中的应用潜力。结果表明:在0°拉伸方向上,生物基试件的弹性模量与强度分别为53.9 GPa和1177.7 MPa,较普通环氧试件分别提高8.1%和8.9%;在45°方向上,其模量提高13.0%,但强度下降15.8%,且表现出更高脆性;三点弯曲试验中,生物基试件在0°和45°方向上的弯曲强度分别提高11.0%和23.2%,破坏模式更集中于受压区层间破坏;冲击试验显示,生物基试件的吸能能力较低,0°和45°方向分别下降23.5%和8.9%,主要归因于树脂刚度高、塑性变形能力弱。声发射与电镜分析进一步表明,生物基树脂与纤维界面结合良好,但损伤信号出现更早,断面形貌呈现典型脆性特征。认为:生物基环氧树脂碳纤维复合材料在静力刚度与弯曲强度方面表现良好,冲击韧性有待提升。