多层复合材料的层间结合强度检测

复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。在航空航天、汽车工业、化工、纺织和机械制造、医学、体育运动器件、建筑等领域都有广泛的应用。

由于基体材料不同，复合材料有多种不同的成型方法。而对于多层复合材料，层间结合强度是对之评价的非常重要的参数。

测试原理

LUMiFrac采用CAT技术，如上图所示。随着离心转速的增加，径向离心力Fc逐渐增加，当离心力超过样品的粘结力，粘结部分发生分离，基座发生位移后接触检测器，检测器自动记录该信号，并通过软件内计算断裂时的力和强度。

本文选取了5种双层聚合物复合材料，利用LUMiFrac测量其层间结合强度。

测试前，需要将样品进行铣削，如下图1所示：

铣削的效果：将比较薄一层完全削断，露出较厚一层

测试条件：

样品：双层聚合物复合材料，两层厚度分别为1mm，3mm

预处理：丙酮清洁样品及粘附体表面

测试基座：TS7-M

粘附体：铜，直径7mm

胶黏剂：环氧树脂

固化条件：室温48小时

负载增加方式：线性5N/s

制备好的样品上图2所示。

测试结果：

失效模式：

结果：1号样品的层间结合强度介于10-12.2MPa，2号样品的层间结合强度介于5.8-6.4MPa，3号样品的层间结合强度介于4.3-5.1MPa，4号样品的层间结合强度介于6.5-7.2MPa，5号样品的层间结合强度介于5.9-7.7MPa.

结论：利用LUMiFrac可以测试复合材料的层间结合强度，并且可以评价不同的失效模式，如：层间结合失效，表层内聚力失效，底层内聚力失效等。