由于残留溶剂导致QF/PI复合材料的反直觉机械性能退化

《Polymer Composites》：Counter-Intuitive Mechanical Degradation of QF/PI Composites due to Residual Solvent

残留溶剂含量对石英纤维增强聚酰亚胺复合材料高温力学性能的影响研究，通过改进的多层树脂薄膜浸渍工艺和热压罐辅助真空袋封装工艺制备不同残留溶剂含量的复合材料，发现温度低于164℃时孔隙缺陷主导强度变化，高于该温度时残留溶剂的膨胀和界面富集效应成为主要劣化因素。

　　

摘要

使用溶剂是提高基于聚酰亚胺（PI）的复合材料的成型性能的常见方法；然而，在加工过程中完全去除溶剂非常具有挑战性，且残留的溶剂通常会对复合材料的整体机械性能产生不可预测的负面影响。在本文中，我们通过改进的多层树脂膜灌注工艺（MLRFI）和高压釜辅助真空袋装（AVB）方法，制备了不同石英纤维（QF）增强的聚酰亚胺（PI）复合材料，并对其残留溶剂的含量进行了精确控制。力学测试结果表明，残留溶剂对材料强度的影响具有反直觉的特性：在室温下，孔隙是主要影响因素，弯曲强度从586.0 MPa（9.7%体积）增加到685.6 MPa（6.3%体积）；在150°C时，高残留溶剂样品（V6.5-RS4）的弯曲强度下降幅度更大（94 MPa对比高孔隙样品V9.7-RS3的85 MPa）；在300°C时，残留溶剂成为主导因素，V6.5-RS4的强度最低。通过分析不同温度下的失效模式和裂纹分布，发现孔隙缺陷和残留溶剂共同导致了材料的性能下降。当温度低于DMAc溶剂沸点（164°C）时，孔隙缺陷由于应力集中和裂纹起始而对强度起着决定性作用；而当温度高于164°C时，残留溶剂的膨胀和界面富集所带来的负面影响超过了孔隙缺陷的影响。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。