文献：Modified boron nitride-basalt fiber/epoxy resin composite laminates and their enhanced mechanical properties

文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pat.5370

作者：Ting Xiong，Nan Wang，Jun Liao，Yong Zhang

相关产品：PDA（聚多巴胺）

PEI（聚乙烯亚胺）

原文摘要：

At present, the application of epoxy resin and its composites was severely restricted by its disadvantages of intrinsic brittleness after curing, poor fatigue strength, and low fracture energy. In order to improve its mechanical performances and broaden its applied range, the modified boron nitride-basalt fiber/epoxy resin composite laminates (EP-BF/mBN) were successfully prepared via a hot-press process by using BF as reinforcement of epoxy resin composites and BN nanosheets treated by codeposition of PDA and PEI as toughening agent. The effects of the concentration of modified BN solution on the mechanical properties of the composites were studied in terms of flexural strength, flexural modulus, the interlaminar shear strength (ILSS), and the mode II interlaminar fracture toughness (GIIC). When 6 g L 1 modified BN solution was added, the flexural strength, flexural modulus, ILSS, and GIIC increased by 12.7%, 10.4%, 37.0%, 62.3%, respectively. And flexural strength, flexural modulus,ILSS, and GIIC approached to 894.6 MPa, 34.6 GPa, 60.4 MPa, and 483.9 J m 2,respectively, which was 20.0%, 10.7%, 38.9%, and 68.9% higher than that of EP-BF at  60℃, suggesting that EP-BF/mBN even had better mechanical performances at low temperature, which would be widely used in more fields in the future.

PDA：聚多巴胺是一种具有良好生物相容性的聚合物。它的发现源于人们对海洋生物贻贝的研究。科学家通过模拟贻贝的黏附过程，发现多巴胺在一定条件下可以自聚合形成聚多巴胺。

PEI：聚乙烯亚胺是一种具有线性或支化结构的有机聚合物。它含有大量的胺基，这些胺基使得 PEI 具有较强的碱性。线性 PEI 分子链较为规整，而支化 PEI 具有复杂的三维结构。由于胺基的存在，PEI 是一种阳离子聚合物，在水溶液中能够与带负电荷的物质发生强烈的相互作用。基于PDA、PEI的性能，改性硝基玄武岩硼纤维/环氧树脂复合层压板（EP-BF/mBN）的合成如下：

图：合成示意

改性BN纳米片的合成：

将BN粉末与异丙醇和去离子水的化合物分散在烧杯中，然后在超声水浴中超声处理。将得到的混合物悬液，离心后，上清在不同转速下离心，获得单层或几层BN纳米片。用去离子水冲洗沉淀物，去除残留的异丙醇，然后得到单层或几层BN纳米片。第二，将BN纳米片和六偏磷酸钠溶解在三缓冲液中，然后进行连续超声处理以获得稳定的悬浮液。第三，将PDA和PEI放入溶液中，在室温下磁性搅拌。之后，将合成的混合物高速离心得到沉淀物。最后，用去离子水和乙醇彻底冲洗沉淀物几次，然后在真空烘箱中干燥。成功制备了改性的BN/PDA-PEI纳米片。

改性硝基玄武岩硼纤维/环氧树脂复合层压板（EP-BF/mBN）的制备：

利用预浸料通过手工堆积技术浸渍玄武岩纤维织物。然后将纤维织物在真空烘箱中脱气。去除气泡后，将纤维织物在烘箱中干燥，使其具有一定的形状，并去除多余的丙酮。最后，将纤维织物在热压机下固化，制备复合层压板。试样在空气中冷却，根据改性BN溶液的含量，分别命名为EP-BF、EP-BF/mBN-2、EP-BF/mBN-4、EP-BF/mBN-6和EP-BF/mBN-8。此外，为了制造用于II型层间断裂韧性试验的样品，在层压板的中间表面插入一个0.05 mm厚的PTFE薄膜作为预裂纹。

图：电镜图像

结论：

该文献成功制备出基于PDA、PEI合成的改性硝基玄武岩硼纤维/环氧树脂复合层压板（EP-BF/mBN）。EP-BF/mBN材料在抗弯强度、抗弯模量、层间抗剪切强度（ILSS）和II型层间断裂韧性（GIIC）等方面展现出良好性能。