碳纖維復(fù)合材料層間增強(qiáng)增韌技術(shù)研究進(jìn)展

盧康逸，張?jiān)铝x，楊小平，李 剛，，蘇清福，高尚兵

（1. 北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100029；2. 北京化工大學(xué)常州先進(jìn)材料研究院，常州 213164）

碳纖維樹脂基復(fù)合材料（Carbon Fiber Composites， CFRP）具有高比強(qiáng)度、高比模量和可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，但耐沖擊性和斷裂韌性差、易分層破壞是不可避免的短板，因此如何提高抗沖擊損傷和分層能力成為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)[1]。2001年Stevanovic 提出了“控制層間相”（Controlled Interlaminar Phase,CIP）的概念[2]，將層間區(qū)域從復(fù)合材料中獨(dú)立出來，并只對(duì)此區(qū)域進(jìn)行可控的針對(duì)性增韌（Interlayer Toughening或Interleaving）。益小蘇[3]提出“離位（Ex-situ）”增韌的技術(shù)思想，將增韌相從復(fù)相增韌樹脂基體中分離出來，單獨(dú)與增強(qiáng)相復(fù)合，大幅提升了碳纖維樹脂基復(fù)合材料的抗沖擊損傷能力，并保持了預(yù)浸料成型的工藝特性和復(fù)合材料層合板的面內(nèi)性能。上述兩種理念均利用了層間增韌技術(shù)來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料抗沖擊和分層能力的提高，相比于第1 代單相樹脂基體復(fù)合材料和第2 代復(fù)相樹脂基體復(fù)合材料，第3 代復(fù)合材料主要特征是應(yīng)用了層間增韌技術(shù)[4]。第2 代復(fù)相樹脂基體中的有機(jī)增韌相以納米纖維、膠膜、顆粒等不同形式，可單獨(dú)應(yīng)用于第3 代復(fù)合材料的層間增韌。Huang 等[5]詳細(xì)論述靜電紡絲納米纖維層間增韌復(fù)合材料，董慧民等[6]重點(diǎn)闡述膠膜 “離位”增韌理念，沈登雄等[7]對(duì)顆粒粒徑及其分布、形貌、添加量等本征特性對(duì)層間增韌的影響進(jìn)行綜述，馮永國等[8]綜述了顆粒、膠膜和納米纖維3 種層間增韌技術(shù)及其破壞機(jī)理。在工程應(yīng)用方面，第3 代層間增韌復(fù)合材料也實(shí)現(xiàn)了在民用和軍用航空的承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用[9]，代表性的有國外T800/3900-2和IM7/8551-7、國內(nèi)CCF800/AC531和T800/BA9918 等。……