[发明专利]芳纶纤维橡胶复合材料双界面剪切强度测试方法

说明书

本发明公开了一种RFL表面处理芳纶纤维橡胶复合材料双界面剪切强度测试方法，配置RFL浸渍溶液后在矩形模具内制成RFL胶膜并在其内平行埋入多根芳纶纤维单丝制成RFL胶膜试样，RFL浸渍溶液表面处理的若干根芳纶纤维单丝均匀地平行排布在两片橡胶基体薄片之间，制成复合材料试样；分别将RFL胶膜试样和复合材料试样在拉伸载荷试验机上将其拉断，采用分离观测法测试芳纶纤维断裂长度，计算获得双界面剪切强度。本发明方法通过不同的试样分别测试得到不同界面剪切强度，并通过多丝试样解决单根纤维自身缺陷和制备工艺所产生的试验误差。

技术领域

本发明涉及一种芳纶纤维橡胶复合材料的剪切强度测试方法，特别是涉及一种RFL 表面处理芳纶纤维橡胶复合材料双界面剪切强度测试方法。

背景技术

短纤维增强橡胶复合材料是一种新型结构材料，具有比强度高、比刚度大以及性能可设计等优点，已在石油化工、航空航天、电子电气、核工业和汽车工业等行业得到广泛应用。研究表明，纤维增强复合材料性能的优劣主要取决于纤维和基体间界面的力学性能，通过界面设计，可有效提高材料的整体力学性能。复合材料的界面性能表征是复合材料研究的热点与难点之一，其界面剪切强度的试验方法主要有单纤维拉出试验、微滴包埋纤维拉出试验、单纤维断裂试验和纤维压出试验。

单纤维拉出试验与微滴包埋纤维拉出试验能直接测得界面脱粘的临界载荷，适用于各种纤维与基体的组合体系。但此试验又存在不足：界面脱粘的临界载荷是纤维埋置长度的函数，而纤维与基体结合处新界面的存在使纤维埋置长度测量的不准以及角度控制的不一致性，将给试验结果带来很大的离散性；小尺寸微滴使得脱粘过程难以观察到，只能使用实验室制作的复合材料试样，具有一定局限性。

纤维压出试验适用于实际复合材料界面强度的测试，能够得到近乎实际受载状态的界面参数，并且数据采集方便。但该试验不能准确判断界面脱粘时的临界载荷，不易观察界面脱粘后的破坏模式，试验前对试件的表面处理可能引起界面损伤。

单纤维断裂试验是研究最多的实验，试样结构如图1所示。由于该试验的外在影响因素少，试验结果可以进行统计性分析。但该试验的试样制作要求比其它试验的严格，主要表现为该试验要求基体100的极限应变至少是纤维101的3倍，并且要求基体100 具有很好的断裂韧性以免纤维101断裂诱发基体断裂，从而导致试验失败。

上述基于单纤维制作的试样试验测试结果波动较大，而且当纤维经表面处理后的复合材料形成了纤维、界面相和基体三种组分，存在着双界面(纤维/界面相界面、基体/ 界面相界面)。单一的界面剪切强度已不能代表经表面处理后纤维增强复合材料的实际情况。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种RFL表面处理芳纶纤维橡胶复合材料双界面剪切强度测试方法，解决单纤维断裂试验测试结果波动大，难以准确表征复合材料界面剪切强度的问题。

本发明的技术方案是这样的：一种RFL表面处理芳纶纤维橡胶复合材料双界面剪切强度测试方法，包括，

步骤1、配置RFL浸渍溶液：将间苯二酚溶液加入到NaOH溶液中，搅拌使其分散均匀，按间苯二酚与甲醛摩尔比0.5～1添加甲醛溶液制成RF溶液，RF溶液在25℃的恒温标准水浴中熟化4～6小时后加入到丁吡胶乳混合液中形成RFL浸渍溶液，其中间苯二酚与甲醛质量总和占丁吡胶乳质量比为15～20％；

步骤2、步骤1获得的RFL浸渍溶液在常温下熟化20小时以上后，均匀平铺在矩形模具基板上，然后将若干根芳纶纤维单丝在环氧树脂水溶液中预浸渍，烘干后平行埋入RFL浸渍溶液中并放置在室温条件下自然干燥，当RFL浸渍溶液形成膜状后，将其放入温度为130℃的干燥箱里进行硫化5min，取出后从模具分离剪裁制成RFL胶膜试样；

步骤3、取不少于5个步骤2所得试样，在拉伸载荷试验机上将其拉断，溶于有机溶剂中，采用分离观测法测试芳纶纤维断裂长度；