聚乙烯亚胺改性纤维素纳米纤维增韧酸固化环氧树脂的研究

本研究针对羧化纤维素纳米纤维（CNF-C）与环氧树脂界面结合弱导致增韧效果受限的问题，通过聚乙烯亚胺（PEI）功能化改性CNF-C，系统探究其增韧机制。结果表明，CNF-C:PEI质量比为1:1时复合材料的冲击强度由15.7 kJ/m2显著提升至37.2 kJ/m2（增幅136.9%），且高分子量PEI效果更优。该研究为CNF-C在复合材料中的应用提供了理论与实验支撑。

　　

弱界面结合限制了羧化纤维素纳米纤维（carboxylated cellulose nanofibers, CNF-C）对环氧树脂的增韧效果。为解决界面不相容问题，研究人员通过聚乙烯亚胺（polyethyleneimine, PEI）功能化对CNF-C进行表面改性，并利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和动态力学分析（DMA）系统探究了PEI改性CNF-C的增韧机制。在CNF-C:PEI质量比为1:1时，复合材料性能达到最优，环氧树脂的冲击强度从15.7 kJ/m²显著提升至37.2 kJ/m²，增幅达136.9%。同时，高分子量PEI的增韧效果明显优于低分子量PEI。增韧机制分析表明，长链PEI结构显著增强了应力分散与传递能力，而PEI上的胺基参与了环氧固化反应。通过这两种机制，CNF-C的界面结合强度得到有效强化。该研究为CNF-C在复合材料中的应用提供了理论依据与实验证据。