基于木兰酚的超支化交联聚(芳基醚腈)上浆剂的合成，用于增强CF/PEEK复合材料的界面性能

《Polymer Composites》：Synthesis of Magnolol-Based Hyperbranched Cross-Linkable Poly(Arylene Ether Nitrile) Sizing Agent to Intensify the Interfacial Properties of CF/PEEK Composites

碳纤维/聚醚醚酮复合材料界面结合力不足的问题，本研究开发了基于木兰醇的超支化生物基可交联涂层剂M-HPEN。通过热交联增强界面刚度和耐溶剂性，同时超支化结构降低脆性，协同提升界面韧性。测试表明，涂覆后CF/PEEK复合材料的弯曲强度、层间剪切强度和界面剪切强度分别提高32%、48%和64%，且经溶剂腐蚀3天后性能保留率达92%。该策略为生物基可交联涂层剂设计提供新思路

　　

摘要

碳纤维（CF）/聚醚醚酮（PEEK）复合材料由于其出色的热稳定性、耐溶剂性和可回收性，成为轻量化结构应用的理想候选材料。然而，碳纤维本身具有较高的化学惰性和结晶性，而PEEK基体的高熔体粘度和低极性，从根本上阻碍了两者之间形成牢固且化学相容的界面，从而对实现有效的应力传递和长期耐久性构成了关键挑战。传统用于热固性复合材料的浆料通常与PEEK基体不兼容，且耐热性较差；而高度交联的热塑性浆料则常常导致界面过于刚性和脆性。为了解决这些问题，研究人员使用木兰醇和一种三官能氟化单体（MBDT）合成了基于生物材料的超支化可交联聚（芳烃醚腈）（M-HPEN）浆料。在复合材料制备过程中，木兰醇中的烯丙基发生了热交联，从而提高了界面的刚性和耐溶剂性。同时，超支化的分子结构有效降低了材料的脆性，提高了界面能量耗散能力，从而增强了界面的韧性。与未涂覆的CF（UCF）复合材料相比，使用M-HPEN处理的CF/PEEK复合材料（CF-1.5）的弯曲强度、层间剪切强度（ILSS）和界面剪切强度（IFSS）分别提高了32%、48%和64%，并且在溶剂作用下仍保持了优异的层间剪切强度。本研究提出了一种基于生物材料的可交联热塑性浆料的分子设计策略，为CF/PEEK复合材料中形成牢固且韧性强的界面提供了新的方法。

亮点

• 制备了用于CF/PEEK的超支化可交联M-HPEN浆料。
• 用木兰醇替代了传统的对称石油基氢醌作为交联剂。
• 超支化结构与交联网络协同作用，形成了优异的界面性能。
• 处理后的复合材料在3天溶剂腐蚀后仍保持了92%以上的性能。
• 弯曲强度、层间剪切强度（ILSS）和界面剪切强度（IFSS）分别提高了32%、48%和64%。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的支持信息中找到。