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近年来,纤维增强树脂基复合材料在工程领域得到了广泛应用。但是,在许多应用场合中会受到冲蚀磨损的影响。因此,如何提高复合材料耐冲蚀磨损性能,对材料的改进与应用有着重要意义。另外,复合材料层间易产生分层损伤,严重制约材料的使用寿命。如何抑制材料分层破坏,提高层合板抗分层能力一直备受人们关注。热塑性聚氨酯(TPU)兼具塑料加工特性和橡胶物理特性及强度,同时具有优异的耐磨性能。熔喷法(Melt-blowing)成型非织造材料以其工艺简单,生产效率高而得到市场越来越多的青睐,已被广泛应用于过滤、吸附、防水和卫生医疗等方面。本文首先将熔喷成型的TPU无纺布作为复合材料外层保护层,并从层间增韧的角度出发对复合材料进行层间增韧改性,研究了无纺布/玻璃纤维/环氧(TNF/GF/EP)复合材料的耐冲蚀磨损性能和层间韧性,探索出熔喷成型无纺布新的应用前景。本论文主要研究结论如下:1、将TPU无纺布作为复合材料外层保护层,采用真空树脂传递模塑(VARTM)工艺制备TNF/GF/EP复合材料,并系统研究了冲蚀角度、冲蚀时间、冲蚀速度和冲蚀颗粒粒径对材料耐冲蚀磨损性能的影响及冲蚀率的变化规律。结果表明:在气流压力0.345 MPa,冲蚀距离60 mm,冲蚀颗粒粒径300μm条件下,TNF/GF/EP复合材料耐冲蚀磨损性能相对于玻璃纤维/环氧(GF/EP)复合材料在冲蚀角度为20°,30°,60°,90°分别提高了99%,108%,205%,493%。同时,其耐冲蚀磨损性能要优于EP,在冲蚀角度为20°,30°,60°,90°时,分别提高了10%,22%,6%,21%。通过对比冲蚀后样品表面微观形貌,TNF/GF/EP复合材料之所以具有优异的耐冲蚀磨损性能,一方面是因为TNF/GF/EP复合材料表面形成柔性三维网络结构,可以有效地吸收冲击能量;另一方面,无纺布纤维起到了“桥接”的作用,它可以有效阻止因裂纹产生的隔离块被冲蚀磨损掉。2、通过Ⅰ型、Ⅱ型层间断裂韧性试验研究了TPU无纺布的引入对复合材料层间断裂韧性的影响。结果表明:TPU无纺布增韧后复合材料层间断裂韧性得到大大提高。Ⅰ型能量释放率GⅠC由790 J/m2增加到1411 J/m2,提高了0.78倍,Ⅱ型能量释放率GⅡC由569.9 J/m2增加到1223.8 J/m2,提高了1.15倍,均表现出明显的增韧效果。GF/EP复合材料断面比较光滑,是典型的脆性破坏方式;对于TPU无纺布层间增韧后的TNF/GF/EP复合材料,环氧树脂和TPU无纺布在复合材料层间形成了一个较好的整体,其断裂面较为粗糙,是典型的韧性破坏方式。Ⅰ型试验中,GF/EP复合材料裂纹沿着纤维与树脂基体界面扩展,TNF/GF/EP复合材料裂纹则在无纺布增韧层的内部扩展。3、使用了一种快速比较复合材料体系渗透率的方法,研究了无纺布的引入对复合材料体系渗透率的影响。通过测量和记录环氧树脂在成型时流动前沿距离以及充模时间,并进行计算拟合,将TPU无纺布引入前后纤维预制体的渗透率进行量比。拟合结果显示,TPU无纺布的引入使纤维预制体的渗透特性下降了56.5%。这主要是由于无纺布层的引入使环氧树脂在纤维层间流动受到了一定的阻碍作用。