通过比较改性前后复合材料试样力学性能及观察试样断裂形态，可从宏观与微观角度分析改性效果。

4.3.3.1　力学性能对比

两种试样沿0°与90°方向的弯曲强度与模量如图4-8所示。由图4-8可知，试样沿0°方向测试其弯曲性能时，改性试样的弯曲强度比未改性试样下降了1.27%，而改性试样的弯曲模量却比未改性试样提高了17.37%，弯曲模量越大，试样抵抗变形的能力越强，由此说明改性处理可提高试样沿0°方向抵抗变形的能力。试样沿90°方向测试其弯曲性能时，改性试样的弯曲强度和弯曲模量比未改性试样分别提高了7.71%、16.59%，其原因是改性处理提高了纤维/基体界面结合力，因而提高了复合材料试样的力学性能。

图4-8　复合材料试样力学性能对比

4.3.3.2　失效形态分析

弯曲试样失效后，其损伤形态会在试样表面及内部展现出来，采用高清显微镜及扫描电子显微镜从宏观与微观角度观察试样损伤类型并分析失效机理。改性前后试样沿0°与90°方向测试所得的失效形貌情况如图4-9所示，此图片由高清显微镜拍摄所得。(www.daowen.com)

图4-9　试样沿不同方向的宏观失效形貌图

由图4-9可知，改性前后，试样三个表面沿0°与90°方向的损伤情况相似。在准静态弯曲实验过程中，试样上表面受到压缩力，该测试面与上压头接触区域损伤最严重，白色区域颜色最深，为试样中心受力区；损伤程度由中心受力区沿试样长度方向逐渐下降，白色区域颜色逐渐变浅；通过观察90°方向试样的失效形貌图可以看出，改性试样上表面损伤程度弱于未改性试样，初步分析是由于改性试样纤维与树脂之间的结合强度较高，因此，抵抗变形的能力较强。下表面受到拉伸力，其损伤区域同样集中在中心受力区，该区域颜色最深，白色区域由中心位置沿试样长度方向扩展，颜色逐渐变浅；中心受力区有一条贯穿于试样宽度方向的主裂纹，该裂纹最终导致试样失效断裂；并且该裂纹周围分布着多条小裂纹，距离主裂纹越远裂纹越小，裂纹间距越小。由侧面图可以看出，失效试样外部与内部均受到了损伤，裂纹扩展机理还需进一步研究。

为了详细观察试样内部损伤情况，从上文高清显微镜拍摄后的试样中切割一些样本，应用扫描电镜探究失效试样的内部损伤情况，如图4-10所示。由图4-10（a）可以看出，改性前后试样的纤维与树脂之间均存在脱粘现象，不同程度的脆性断裂和剪切断裂导致纤维在受力过程中从基体中抽拔出来，在基体表面留下因纤维抽拔所产生的孔洞，个别纤维表面残留的基体与整个基体产生微裂纹。通过扫描电镜观察可知，改性前后试样沿0°方向的损伤情况大致相同。由图4-10（b）可知，纤维与树脂发生脱粘，在弯曲载荷作用下使得纤维发生大面积脆性断裂、剪切断裂，同时，改性试样断裂面中纤维还存在少量韧性断裂和劈裂，纤维发生断裂后在外界载荷作用下从基体中抽拔出，相比于改性试样，未改性试样在基体中因纤维抽拔所留下的孔洞较多且较大，从界面结合力的角度可以理解为未改性试样中纤维与树脂之间的黏合强度较弱。因改性试样纤维与基体之间的结合力较强，基体在一定程度上束缚了纤维，使得纤维内部出现了劈裂现象。从两者的断裂形貌图可以看出，试样断裂失效后，改性试样的损伤情况要弱于未改性试样，与图4-10（b）中所显示的结果一致，说明试样沿90°方向的改性效果较好，其改性机理还需进一步研究。

图4-10　试样沿不同方向的微观失效形貌图