通过分层聚乙烯胺) 通过具有双尺度形态的环氧聚合物的协同硬化
Ujala Farooq1, Ekaterina Sakarinen2, Julie Teuwen1
1Faculty of Aerospace Engineering, Aerospace Structures and Materials, Delft University of Technology, Kluyverweg 1, HS Delft 2629, The Netherlands.
ACS applied materials & interfaces
|November 2, 2023
概括
使用双尺度聚乙胺 (PEI) 结构的加环氧化物显著提高了断裂性. 宏观PEI层厚度是关键,最佳性甚至超过纯PEI时超过62微米.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 环氧性通常通过通过微尺度溶解和相分离结合热塑性相来增强.
- 在环氧化物中,跨多个长度尺度的协同硬化效应仍然不太了解.
- 研究双尺度形态学为先进的材料设计提供了一种新的方法.
研究的目的:
- 通过结合的中至宏尺度层叠聚乙胺 (PEI) 结构和微尺度梯度形态来研究环氧化物的硬化.
- 了解固化温度和PEI层厚度对断裂性的影响.
- 探索双尺度形态和断裂机制之间的关系.
主要方法:
- 使用不同厚度的PEI层 (50120微米) 的脚手架制造技术制造分层PEI结构.
- 控制反应诱导的相分离,以创建梯度微尺度形态学,通过固化温度 (120200 °C) 调整.
- 系统地研究PEI层厚度和固化温度的函数的断裂性.
主要成果:
- 断裂性主要由宏观PEI层厚度决定.
- 当PEI层厚度超过裂纹尖的塑料区域 (~62微米) 时,性超过散装PEI,并增加环氧性三倍.
- 对于较薄的PEI层 (<62微米),性低于散装PEI,但仍然比纯环氧高1.52倍,受微小介相形态的影响.
结论:
- 通过脚手架组装和相位分离实现的双尺度形态学,可以对环氧断裂机制提供复杂的控制.
- 优化PEI层厚度可以导致混合材料超过单个阶段的性.
- 定制微尺度梯度形态可以诱导其他故障模式,例如增加裂纹曲度.
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