Improving mechanical and thermal properties of short carbon fiber/polyamide 6 composites through a polydopamine/nano‐silica interface layer

材料科学 复合材料 聚酰胺 成核 热稳定性 结晶 结晶度 极限抗拉强度 图层(电子) 润湿 粘附 纳米- 玻璃化转变 纤维 聚合物 化学工程 化学 工程类 有机化学
作者
Bowen Li,Guojun Song,Zhi Wei Peng,Wenjian Zhang,Hao Zheng,Jun‐Jie Zhu,Chaohang Wang,Jianfa Wang,Ruiyue Ma,Shaoqian Zhu,Xiaoping Yang,Yudong Huang,Lichun Ma
出处
期刊:Journal of Applied Polymer Science [Wiley]
卷期号:140 (6) 被引量:17
标识
DOI:10.1002/app.53457
摘要

Abstract Carbon fiber (CF) reinforced matrix composites have been applied widely, however, the interfacial adhesion of composites is weak due to smooth and chemically inert of CF surface. To solve this problem, A polydopamine/nano‐silica (PDA‐SiO2) interfacial layer on carbon fiber surface was constructed via polydopamine and nano‐ SiO2 (CF‐PDA‐SiO2) by a facile and effective method to reinforce polyamide 6 composites (CFs/PA6). The effects of PDA‐SiO2 interfacial layer on crystallization structure and behavior, thermal properties, and mechanical properties of CFs/PA6 composites were investigated. Furthermore, interfacial reinforcement mechanism of composites has been discussed. This interfacial layer greatly increased the number of active groups of CF surface and its wettability obviously. The tensile strength of CF‐PDA‐SiO2/PA6 composites increased by 28.09%, 19.37%, and 26.22% compared to untreated‐CF/PA6, CF‐PDA/PA6, and CF‐SiO2/PA6 composites, respectively, which might be caused by the increased interfacial adhesion between CF and PA6 matrix. The thermal stability, crystallization temperature, crystallinity, and glass transition temperature (Tg) of CF‐PDA‐SiO2/PA6 composites improved correspondingly, attributing to the heterogeneous nucleation of nano‐SiO2 in the crystalline area and hydrogen bonds with molecular chains of PA6 in the amorphous area. This work provides a novel strategy for the construction of interfaces suitable for advanced CF composites with different structures.

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