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鹽城工學院王魁《Chem. Eng. J.》：“有機-無機”雜化結構的MXene提升UHMWPE纖維增強環氧樹脂復合材料的性能

2022-09-18 來源：高分子科技

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維增強環氧復合材料具有質輕、比強度高、比剛度高、可設計性等特點。因此，該復合材料受到了廣泛的關注，并在許多領域得到了應用。然而，UHMWPE纖維與環氧基體之間的弱界面粘結性一直阻礙著UHMWPE纖維增強環氧復合材料的大范圍應用。

近期，鹽城工學院王魁博士通過3-氨丙基三乙氧基硅烷與乙二醇二縮水甘油醚在MXene表面的化學反應，構建了一種具有“有機-無機”雜化結構的MXene納米片（M-MXene），以改善UHMWPE纖維增強環氧復合材料的界面性能和力學性能。通過將M-MXene納米片加入環氧基體或沉積在改性UHMWPE纖維（UHMWPE-PAS纖維）表面，研究不同M-MXene改性方法對復合材料性能的影響。結果表明，M-MXene的引入可以增加摩擦力和機械互鎖，并與環氧基體產生良好的浸潤性。由于獨特的“有機-無機”結構，形成了較低的應力集中和復雜的裂紋路徑。與未改性UHMWPE/環氧樹脂相比，M-MXene接枝到UHMWPE纖維表面和添加到環氧基體中均能夠提升復合材料的抗拉強度和界面剪切強度(IFSS)。

圖1. M-MXene合成機理圖。

圖2. 改性纖維/環氧復合材料制備工藝。

與UHMWPE-PAS@M-MXene/環氧樹脂相比，M-MXene在環氧樹脂基體中均勻分布，產生了更長的裂紋路徑和更多的裂紋偏轉，提高了UHMWPE-PAS/Epoxy@M-MXene復合材料的力學性能和界面性能。

圖3. UHMWPE/環氧界面失效機理(a), 復合材料IFSS性能(b)。

該項工作設計合成出一種具有“有機-無機”雜化結構的M-MXene，為UHMWPE纖維改性提供了新思路。相關研究成果以“Construction of modified MXene with “organic-inorganic” structure to enhance the interfacial and mechanical properties of UHMWPE fiber-reinforced epoxy composite”為題發表在《Chemical Engineering Journal》上。文章第一作者和通訊作者均為王魁博士，該研究得到鹽城工學院校級科研啟動項目的支持。

原文鏈接：https://authors.elsevier.com/a/1flkM4x7R2cecK

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（責任編輯：xu）

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