纤维增强聚合物基复合材料老化研究进展.pdf

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1、万方数据纤维增强聚合物基复合材料老化研究进展85纤维增强聚合物基复合材料老化研究进展AReviewonAgingBehaviorsofFiberReinforcedPolymer—matrixComposites王云英，刘杰，孟江燕，张建明(南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，南昌330063)WANGYun-ying，LIUJie，MENGJiang—yan，ZHANGJian-ming(KeyLaboratoryofNDT(TheMinistryofEducation)，NanehangHangkon

2、gUniversity，Nanchang330063，China)摘要：对于纤维增强聚合物基复合材料而言，湿热、光照等环境条件对其力学性能的影响明显，会导致其强度和刚度下降。本文阐述了国内外聚合物基复合材料的人工气候老化、湿热老化、热氧老化等方面的研究现状，人工加速老化和自然老化相关性方面的研究结果。聚合物基复合材料老化性能评定和寿命预测研究情况等。指出了纤维增强聚合物基复合材料老化研究存在的不足，并提出复合材料老化研究的趋势。关键词：加速老化；自然老化；聚合物基复合材料；力学性能中图分类号：TQ317．6文献

3、标识码：A文章编号：1001—4381(2011)07—0085—05Abstract：SuchenvironmentalfactorsashydrothermalandUVhaveanegativeeffectonthemechanicalpropertiesoffiberreinforcedcomposites，makingtheirstrengthandstiffnessdeclined．Thestudiesontheartificialclimateaging，hydrothermalaging，and

4、thermaloxidationagingoffiberreinforcedeom—positesweresummarized，andtheresearchresultsontheirartificialacceleratedagingandnaturalag—ingwereintroduced．Inaddition，thestudiesontheagingpropertyassessmentandlifepredictionoffiberreinforcedcompositeswerealsosummariz

5、ed．Finally，thedisadvantageandtrendofthestudiesontheagingoffiberreinforcedcompositeswerepointedout．Keywords：acceleratedaging，naturalaging，polymer-matrixcomposite，mechanicalproperty纤维增强聚合物基复合材料具有较高的比强度、比刚度以及突出的抗疲劳、耐腐蚀性，在航空航天、船舶、机械、体育用品等领域均得到广泛的应用。特别是在航空领域，复合材料

6、已经在军用飞机机翼、机身上使用，大型商用飞机上也将大量采用纤维增强聚合物基复合材料。复合材料在加工、储存和应用中，会接触空气、水、阳光等环境，聚合物对这些环境因素的作用比较敏感，易受这些因素影响而发生老化。因此，复合材料在使用环境下耐老化性能的研究就显得十分重要。目前的纤维增强聚合物基复合材料主要包括炭纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料和陶瓷纤维复合材料四种[1]。导致聚合物老化的因素由内因和外因两方面组成[2]，外因是指聚合物的使用环境，其中以光、热、湿、氧等因素对其影响显著。内因主要是指聚合物

7、的组成、链结构以及聚集态结构发生变化，老化通常是在内因和外因相互作用下的复杂过程。1人工气候老化人工气候老化是指在实验室模拟户外气候条件进行加速老化试验，主要模拟材料使用的外部环境，如用氙灯模拟自然光，自然光中的紫外光会引起树脂基体中大分子链部分降解，是造成聚合物老化失效的主要因素‘引。文献[4]通过“氙灯光照一加湿”循环试验模拟飞机服役的自然环境。研究发现，随老化时间的延长，基体与纤维基体界面发生降解，导致复合材料的横向抗拉强度最多下降34．8％，层间抗剪强度最多下降18．2％，具体变化情况见表1。氙灯照射会

8、导致材料表面的环氧树脂发生化学反应，使部分分子发生链断裂或交联，而在表面产生微裂纹、龟裂以及纤维裸露。万方数据86材料工程／2011年7期文献[5]针对中国南海地域的环境，将炭纤维增强聚合物基复合材料分别浸泡在3．5％(质量分数)NaCl溶液和去离子水中，研究两种浸泡环境对复合材料力学性能的影响。研究发现30℃和80℃浸泡后复合材料力学性能均有所下降，高温浸泡后力学性能下降更显著，如8