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碳纤维环氧树脂复合材料的失效行为与机理研究

张艳萍

   分别采用称重法、静态力学性能测试、动态力学性能测试、红外分析、扫描电镜等研究了碳纤维环氧树脂(CF/EP)复合材料在不同介质条件下的吸湿特性,在热氧、紫外和冷热交替条件下的老化规律。(1)研究了CF/EP复合材料在不同介质下的吸湿率,比较了其吸湿特性。结果表明,在蒸馏水和NaCl水溶液中,CF/EP复合材料的吸湿符合菲克(Fick)第二定律;而在H_2SO_4溶液和NaOH溶液中的吸湿则不符合;另外,升高温度加快了水在复合材料中的扩散速度。(2)研究了热氧条件对CF/EP复合材料的性能影响。结果表明:不同温度下碳纤维/环氧树脂复合材料的失重率随老化时间的增加而指数增大;材料的热氧老化在25℃和100℃主要为物理老化,无新物质生成;而150℃时既有物理老化,又有化学老化,有部分分子结构破坏和新物质生成。(3)研究了紫外辐射对CF/EP复合材料的性能影响。结果表明:紫外对CF/EP复合材料具有紫外光固化作用,使得CF/EP复合材料的弯曲强度得到较大提高;而在水与紫外同时作用的条件下,由于水对紫外光的吸收,掩盖了光固化作用,同时,水可充当增塑剂,使树脂基体变软,并导致纤维/树脂基体间界面的脱粘,使材料的弯曲强度降低,但是通过IR检测可知,该复合材料没有发生化学变化。(4)研究了冷热交替对CF/EP复合材料的影响,结果表明,碳纤维/环氧树脂复合材料在-20℃~100℃骤冷骤热的环境下老化960h,其力学性能无明显变化,但有化学反应发生。……   
[关键词]:碳纤维;环氧树脂;复合材料;老化机理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京化工大学2007年