乙烯基酯树脂的环境老化及其碳纤维复合材料的电化学腐蚀行为研究

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1、北京化工大学硕士学位论文乙烯基酯树脂的环境老化及其碳纤维复合材料的电化学腐蚀行为研究摘要本论文研究了实验室模拟环境(湿热、酸、碱、盐)下，乙烯基酯树脂(Ⅶ)浇注体的环境老化行为，测定了浇注体在65。C和95。C蒸馏水、3％NaCl水溶液、5％H2S04水溶液和10％NaOH水溶液中的吸湿特性，分析了环境因素对其静态和动态力学性能的影响以及该树脂浇注体在不同介质中的老化机理，同时，也研究了在65。C3％NaCl水溶液中的碳纤维／乙烯基酯树脂(CFⅣE)复合材料的电化学腐蚀行为，分析了复合材料本身的电化学特性以及与金属偶合对其

2、腐蚀行为产生的影响。本论文旨在为抽油杆CF／VE复合材料的环境耐用性评价提供有关基体老化以及复合材料电化学腐蚀方面的有效数据。通过吸湿率确定了VE树脂浇注体在不同介质中的吸湿特性。结果表明，在蒸馏水、3％NaCl水溶液和5％H2S04水溶液中，VE树脂浇注体的吸湿符合菲克(Fick)第二定律。而在10％NaOH水溶液中，浸泡后期出现了浇注体的吸湿率随浸泡时间的延长而单调增加的现象。另外，升高温度加快了水在浇注体中的扩散速度，增大了平衡含湿率。通过动态机械热分析(DMTA)考察了环境条件对VE树脂浇注体的动态力学性能的影响。

3、结果表明，vE树脂浇注体的力学损耗(tanS)北京化工大学硕士学位论文随浸泡时间的延长而降低，且温度越高影响越大；65。C介质中浇注体的玻璃化转变温度(Tg)下降趋势与吸湿率的增加趋势相对应，95。C介质中出现双峰现象，是由于树脂固化的不均匀结构所致。采用万能材料试验机测定VE树脂浇注体的弯曲性能，考察环境条件对浇注体宏观力学性能的影响。结果表明，环境条件引起了Ⅶ浇注体弯曲强度和弯曲模量的下降，且温度越高，下降越明显。通过以上测试手段表明，VE树脂浇注体在蒸馏水、3％NaCI水溶液、5％H2S04水溶液中的老化机理主要是水

4、分子进入大分子链间，产生的塑化作用。而在10％NaOH水溶液中，除了上述水分子的破坏作用外，vE树脂浇注体的水解也对树脂浇注体的性能下降起到一定促进作用，而小分子水解产物的析出又对其性能下降有一定缓解作用。关于CF／VE复合材料的开路电位测试表明其白腐蚀电位较高，不易受到电化学腐蚀，极化曲线测试表明CF／VE复合材料在3％NaCl水溶液体系的阳极极化反应中OH一浓度为反应中的一个主要因素。与20CrMo合金偶合后进行的全浸老化试验表明，与未偶合的试样相比，经偶合的复合材料的吸湿量略有增加，其静态、动态力学性能以及复合材料的

5、表面形貌的破坏更加显著，这是基于碳纤维复合材料表面发生的吸氧腐蚀产生的OH一加速了对复合材料界面的破坏。关键词：乙烯基酯树脂，碳纤维，复合材料，环境老化，电化学，腐蚀II北京化二【大学硕士学位论文ENVIRoNMENTALAGINGoNVINYLESTERRESINANDELECTRoCHEMICALCoRRoSIoNoNCARBoNFIBER，VINYLESTERRESINCoMPoSITEABSTRACTTheenvironmentalagingbehaviorsofavinylester(VE)resinindist

6、illedwater,3％NaClaqueoussolution，5％H2804aqueoussolutionand10％NaOHaqueoussolutionwerestudiedinlaboratory．TheabsorptioncharacteristicsoftheVEcastsintheseenvironmentalmediawereinvestigated．Moreover，theeffectsoftheenvironmentalagingonthestaticanddynamicpropertiesofthe

7、VEresinandagingmechanismswereanalyzed．Meanwhile，theelectrochemicalcorrosionbehavioroftheVEresinbasedcarbonfibercomposite(CF／VE)in3％NaClaqueoussolutionwasinvestigatedintermsoftheelectrochemicalpropertyofthecompositeandtheeffectofcouplingwithalloyonthecomposite．Thea

8、imofthispaperistoprovidevaluabledataonthematrixagingandtheelectrochemicalcorrosionforthedurabilityevaluationontheCF／VEIII北京化工大学硕士学位论文compositeusedforsuc