纤维素负荷和化对环氧复合材料机械性能的影响:从古典和反应分子动力学模拟的见解
Ahmad Y Al-Maharma1, Bernd Markert1, Franz Bamer1
1Institute of General Mechanics, RWTH Aachen University, Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen, Germany.
Polymers
|October 28, 2025
概括
用3-Aminopropyltriethoxysilane (KH550) 化纤维素显著提高了环氧复合材料的机械性能. 这种处理改善了界面粘附性,并提高了拉伸模量,剪切模量和强度.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 环氧复合材料由于其优良的性能而被广泛使用.
- 通过强化提高环氧复合材料的机械性能对于先进的应用至关重要.
- 纤维素是一种可持续且丰富的增强材料,但其与环氧基质的兼容性需要改进.
研究的目的:
- 研究纤维素化对环氧复合材料机械性能的影响.
- 评估3-Aminopropyltriethoxysilane (KH550) 作为合剂和交叉链接剂的作用.
- 了解化纤维素和环氧基质之间的界面粘附机制.
主要方法:
- 用分子动力学模拟来评估机械性能.
- 使用水解的3-Aminopropyltriethoxysilane (KH550) 进行纤维素的化.
- 通过从环氧复合材料的纤维素拉出模拟对界面粘附的评估.
主要成果:
- 用KH550进行化显著改善了界面粘附,通过增加的拉出力证明了这一点.
- 由KH550形成的纳米对应键增强了界面强度,比增加原始纤维素含量更有效.
- 用28.1%重量%的化纤维素增强的环氧复合材料显示拉伸模量增加了14.55%,剪切模量增加了15.65%,强度增加了15.64%.
结论:
- 使用KH550的纤维素化是一种有效的策略,可以增强环氧复合材料的机械性能.
- 由于化而改善的界面粘附性导致与使用原始纤维素相比,机械性能优越.
- KH550作为一个关键的合剂,创造纳米对应键,优化复合材料对压力的反应.


