复合材料学报

作者：别依诺, 朱四荣, 贺攀, 陆士平,

关键词：表面改性, 纳米SiO₂, 玄武岩纤维/环氧树脂复合材料, 蠕变, 应力水平,

分别采用硅烷偶联剂和纳米SiO₂粒子-硅烷偶联剂对玄武岩纤维(BF)进行表面改性，通过缠绕成型工艺制备了玄武岩纤维/环氧树脂(BF/EP)复合材料。采用万能材料试验机测定了BF的拉伸性能和BF/EP复合材料的弯曲性能，借助FESEM观察了纤维表面及其复合材料弯曲断裂断口的形貌，自制三点弯曲蠕变测试装置测定了BF/EP复合材料2544 h的长期蠕变性能，采用万能材料试验机在不同应力水平下测定了BF/EP复合材料6000 s的短时蠕变性能，并分析了纤维表面改性对各项力学性能的影响。结果表明，在BF上浆剂中引入纳米SiO₂粒子后，纤维的拉伸性能、BF/EP复合材料的弯曲性能均得到有效改善。FESEM形貌显示BF的协同改性提高了纤维与树脂界面的粘结性能；2544 h的低应力长期蠕变实验及6000 s的不同应力水平短时蠕变实验中，均表现出蠕变柔量及其增长速率的显著降低；在20%、30%、40%及50%初始弯曲强度加载时的短时蠕变实验中，由蠕变曲线重合的应力值，可大致得到材料线性蠕变的应力阈值。使用Hooke-Kelvin-Kelvin (HKK)模型可有效描述BF/EP复合材料在低应力水平下的长期蠕变性能，由此可进行其蠕变性能指标的长期预测。

来源：2022年第8期

《复合材料学报》期刊编辑部

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