DOI:10.1016/j.mtcomm.2020.101939

纤维增强聚合物基复合材料由于其优异的性能而被广泛应用于多种结构中。近年来，利用具有独特性能的静电纺丝纳米纤维作为增强剂，在改善复合材料的性能方面引起了极大的关注。虽然在文献中有许多关于该主题的有前景的研究，但是仍然有许多问题需要进一步探索。在这项研究中，报告了用不同类型热塑性纳米纤维增强的两相聚合物基复合材料的制备和力学性能的实验研究。以N66、PAN、PVA和PVC聚合物为原料，通过静电纺丝技术制备了不同类型的纳米纤维垫。采用真空浸渍法将纳米纤维嵌入环氧树脂中制备了复合材料。通过拉伸试验测定了复合材料的力学性能，并对结果进行了比较。借助SEM观察纳米纤维的形态和复合材料的断裂表面。最后，利用力学数据进行统计评估。拉伸试验结果表明，N66纳米纤维复合材料的最佳极限抗拉强度为38.04±3.7MPa，伸长率为2.46±0.4％，韧性为532±137kJ/m3，而PVA纳米纤维复合材料的杨氏模量（2.40GPa）最佳。研究表明，聚合物类型对复合材料的性能有着显著影响。除了具有最佳的力学性能外，N66复合材料比其他试样更稳定且具有重现性。由于纳米纤维的良好浸渍性，因此真空浸渍工艺适合用于该类材料的生产。

图1.静电纺丝工艺示意图

图2.真空浸渍工艺示意图

图3.a）N66，b）PAN，c）PVA和d）PVC纳米纤维的SEM图像和直径分布（放大10000倍）

图4.通过重复测试a）CN66，b）CPAN，c）CPVA和d）CPVC获得的应力-应变曲线

图5.CN66，CPAN，CPVA和CPVC复合材料试样的a）应力-应变曲线，b）UTS，c）伸长率，d）韧性和e）杨氏模量

图6.拉伸试验后CN66断裂表面的SEM图像：a）120x，b）1000x，c）5000x，d）10000x，e）20000x，f）35000x，g）50000x

图7.拉伸试验后CPAN断裂表面的SEM图像：a）120x，b）1000x，c）5000x，d）10000x，e）20000x，f）35000x，g）50000x

图8.拉伸试验后CPVA断裂表面的SEM图像a）120x，b）500x，c）1000x，d）5000x，e）10000x，f）20000x，g）35000x

图9.拉伸试验后CPVC断裂表面的SEM图像：a）120x，b）500x，c）1000x，d）5000x，e）10000x，f）20000x，g）20000x

图10.a）复合试样UTS值的数据变化和b）威布尔分布

图11.a）复合试样韧性值的数据变化和b）威布尔分布