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1、第22卷第5期高分子材料科学与工程Vol.22,No.52006年9月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGSept.2006X乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为1111,21周同悦,于运花,陈伟明,王莉莉,杨小平(1.北京化工大学炭纤维及复合材料研究所,北京100029;2.北京玻璃钢研究设计院,北京102101)摘要:结合乙烯基酯树脂(VE)浇注体在65℃和95℃蒸馏水中的湿热老化行为,对其炭纤维复合材料(CFöVE)的吸湿性、静态和动态力学性能进行了对比分析。结果表明,根据VE浇注体的吸湿特性,可将其复合材料的吸湿
2、过程划分为基体吸湿为主和界面吸湿为主的两阶段;VE浇注体与其复合材料的弯曲强度的下降趋势一致,均与吸湿率的增加趋势相对应,但VE浇注体的弯曲模量下降较复合材料明显;VE浇注体及其复合材料玻璃化转变温度(Tg)的变化均随时间的延长而降低,并随吸湿达饱和而保持在一定值,但两者内耗峰的变化趋势刚好相反。关键词:乙烯基酯树脂;炭纤维复合材料;湿热;老化+中图分类号:TQ34274文献标识码:A文章编号:100027555(2006)0520166204乙烯基酯树脂(VE)以其优良的力学性能、炭纤维:AS24C(12K),美国HEXCEL公较高耐热性、耐腐蚀性以及快速固化等特
3、点而司生产;乙烯基酯树脂:HETRON922,苯乙烯[1]被广泛用作复合材料的基体材料,其炭纤维质量分数为45%,美国亚什兰公司生产;叔丁基拉挤复合材料(CFöVE)以其优异的力学性能过氧化苯甲酸酯(Tc):10h半衰期温度为105和耐化学腐蚀性能已成功用作石油开采用的连℃,天津阿克苏诺贝尔过氧化物公司生产;过氧[2]续抽油杆。该抽油杆在服役过程中,长期处于化甲乙酮:浙江黄岩化学厂生产。大量地层水及原油的湿热浸泡中,材料的使用本实验所用的CFöVE拉挤复合材料按照寿命势必会受到影响,因此有必要对CFöVE拉文献[6]中的拉挤工艺流程制备,炭纤维体积分挤复合材料进行湿
4、热老化行为研究。目前已有数为60%。所用VE浇注体采用模压成型方法,[3～5]这方面的一些研究,但尚缺乏与树脂基体按照80℃ö1h+120℃ö2h+150℃ö1h的固相结合的系统分析。由于基体树脂的性能对其化方案加压固化,复合材料和浇注体的基本性复合材料的耐用性影响很大,因此对VE树脂能见Tab.1。体系耐老化性能的研究同样具有重要意义。Tab.1PropertiesofVEandCFöVEcompos-本文研究了VE树脂浇注体及其炭纤维复ite合材料在两种不同温度蒸馏水中的湿热老化行SamplesFlexuralFlexuralILSSTgstrengthmodu
5、lus(MPa)(℃)为,分析了其吸湿率和静态、动态力学性能随浸(MPa)(MPa)泡时间的变化,旨在结合树脂基体的老化行为,VE162.43283141.6探讨复合材料的湿热老化机理,为该复合材料CFöVE517331.332×1067.1132.3composite长期耐用性评价提供基础数据。1.2测试方法及仪器1实验部分浇注体和复合材料吸湿率的测定:将浇注1.1原料及样条制备X收稿日期:2005207219;修订日期:2005210214基金项目:国家863项目资助(2001AA335030,2004AA33G140);中石化2003年度重点项目(P03066
6、)联系人:于运花,主要从事炭纤维树脂基复合材料方面的研究,E2mail:yuyh@mail.buct.edu.cn第5期于运花等乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为:167体和复合材料样条干燥至恒量,分别全浸于65浇注体和复合材料的弯曲性能分别按照℃和95℃蒸馏水中,间隔一定时间取出,称取GB2570-81和GBö3356-1995,在INSTRO2质量,按下式计算其吸湿率Mt1121型万能材料试验机上测得;动态力学热分Mt=(Wt-Wi)öWi析采用美国流变公司生产的DMTAÍ型动态式中:Wi——浸泡前样条的质量;Wt——浸泡力学热分析仪,频率1Hz,升温
7、速率为5℃ö一定时间后样条的质量。min。Fig.1MoistureabsorptioncurvesofVE(■)andCFöVEcomposite(▲)Tab.2MoistureparametersofVEandCFöVEcompositeSamplesMoistureabsorptionvelocityDiffusioncoefficientDEquilibriummoisture-1ö2)(mm2ös)contentM(%)constant(K)(sCFöVE(65℃)0.7143×10-59.9120×10-70.7680CFöVE(95℃)1.4422
