大家好，我是你的朋友小型圖書館@塑料圖書館網路作為不安分的化工行業的資深人士，他多年來一直專注於協助結構工程師尋找合適的工程塑料解決方案。
使用纖維增強複合材料代替金屬材料作為承重部件已成為汽車和航空航天領域減重的有效手段之一。 可重複使用性和可重複使用特性促進了熱塑性複合材料的推廣和應用。 然而，多種材料之間的介面可能是擠出注射成型（IMAC）元件最薄弱的區域，這限制了複合材料整體效能的優化和提高。 為了了解不同表面處理方法對介面效能的影響機理，近日，北京航空航天大學的學者採用不同的表面處理方法對汽車工業常用的碳纖維（CF）和玻璃纖維（GF）增強PA6或PA66基複合材料的結合介面效能進行了研究。
本研究主要設計了5個試驗部件，分別用於交叉拉伸試驗、三點彎曲試驗、單搭接剪下試驗、雙懸臂梁（DCB）試驗和端部缺口彎曲（ENF）試驗，如圖1所示。 圖 2 顯示了五個試樣的典型力-位移曲線，以獲得表面未處理雙材料（包括 GIC、GIIC、T 和 B）的介面效能指標【了解更多'塑料'、'工程塑料'、'改性塑料'等行業知識，海量材料超物理效能表，超強材料選型案例，降本增效解決方案，歡迎到“塑料庫網”了解！ 】。測試結果表明，PA6 PA66的介面略低於PA6 PA6，其他效能指標相反。 PA6 PA66雙材料接頭的GICs和GIC幾乎是PA6 PA6雙材料接頭的兩倍，因此可以認為PA6 PA66的結合介面效能優於PA6 PA6材料體系。 對於IMAC元件，使用不同的基材可以改善介面效能，特別是拉伸和剪下斷裂效能。
圖1 5個試樣的結構和尺寸示意圖。
圖2 5個試樣的典型力-位移曲線。
如圖3所示，不同介面處理下雙材料接頭DCB試驗的典型曲線和峰值力對表明，所有試件在裂紋擴充套件前均表現出線性行為。 對於PA6 PA66和PA6 PA6介面，砂紙打磨和噴砂都可以提高介面的承載能力，因為打磨和噴砂增加了介面粗糙度，從而提高了介面的抗斷裂性。 對於PA6 PA6粘接介面，噴砂處理對介面粘接強度的優化效果優於砂紙砂光處理【了解更多'塑料'、'工程塑料'、'改性塑料'等行業知識，海量材料超物理效能表，超強材料選型案例，降本增效解決方案，歡迎到“塑料庫網”了解！ 】。隨著砂紙和噴砂篩網目數的增加，雙材料構件的介面斷裂能量逐漸增大，最大斷裂能量約為表面未處理試樣的931次。 對於PA6 PA66介面，砂紙砂光對斷裂能量的影響優於噴砂。 複合材料的斷裂能量略高於介面粘接前塗層處理後的未塗層複合材料。 如圖4所示，介面斷裂能量隨著砂紙和噴砂篩目數的增加而逐漸減小。 表面處理後引入的缺陷較多，降低了抗剪應力的能力，因此表面處理後介面斷裂能量降低。
對於鍵合系統，通常有四種主要的失效模式：鍵合介面失效、內聚失效、基體失效和混合失效，所有這些模式對於本文研究的雙材料介面都是可能的。 當介面具有多種故障模式時【了解更多'塑料'、'工程塑料'、'改性塑料'等行業知識，海量材料超物理效能表，超強材料選型案例，降本增效解決方案，歡迎到“塑料庫網”了解！ 用於提高介面效能的方法也更加複雜。 雖然提出了不同的改善介面效能的方法，但內部機理尚不明確，提高一種失效模式的抗性可能會降低系統對其他失效模式的抗性，因此需要找到最優異的效能改進方法，以保證複合材料在複雜工況下的安全性。
圖3 不同介面處理下雙材料節點典型曲線和峰值力的比較。
圖4 不同介面處理下雙材料接頭典型曲線和峰值力的比較。
該研究發表在Composite Structures上，題為“Study on the Interfacial Properties of Bi-Material Structures Manufactured by Injection Molding After Compression”。
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