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1、装备环境工程第5卷第3期·16·EQUIPMENTENVIRONMENTALENGINEERING2008年06月G827/5224和G803/5224碳纤维增强环氧树脂湿热老化的研究张静,张琦,马会平,吕小军,栗晓飞,项民(北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083)摘要:用去离子水浸泡研究了高温固化碳纤维/环氧树脂基复合材料G827/5224、G803/5224的吸湿特性和吸湿机理,发现该复合材料的吸湿行为符合两阶段吸湿模式,考察了湿热老化对G827/5224、G803/5224复合材料静动态力学性能的影响,发现吸
2、湿对复合材料的后固化有促进作用。关键词:碳纤维/环氧树脂复合材料;吸湿机理;力学性能中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1672-9242(2008)03-0016-05StudyofHydrothermalAgingofCarbonFiber/EpoxyResinCompositesG827/5224,G803/5224ZHANGJing,ZHANGQi,MAHui2ping,LUXiao2jun,LIXiao2fei,XIANGMin(BeihangUniversity,Beijing100083,China)Ab
3、stract:Thecharacterandmechanismofmoistureabsorptionofhightemperature2curedcarbonfiber/epoxycompositesG827/5224andG803/5224wasstudiedwithdistilledwaterimmersionmethod.Itwasfoundthatthecompositesdisplayatwo-stagemois2tureabsorptionmodel.Theinfluenceofhydrothermalagingo
4、nstaticanddynamicmechanicalpropertiesofcompositeswasobserved.Itwasfoundthatmoistureabsorptioncanpromotepostcurereaction.Keywords:carbonfiber/epoxycomposite;moistureabsorptionmechanism;mechanicalproperties碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)是目前最常由于湿热服役环境存在的普遍性以及吸湿对CFRP用的一种先进复合材料,因其具有易大面
5、积整体成力学性能影响的严重性,自20世纪70年代起,复合型、成型后尺寸稳定、高的比强度、高的比模量、高的材料的湿热老化一直受到人们的关注。比刚度、耐高温、高的化学稳定性等诸多特点,作为一一般认为,水分可以通过扩散和/或毛细作用渗种性能优异的结构材料被广泛应用于航空航天、汽车入复合材料内部,导致复合材料的力学性能发生可[1]工业、体育运动器材以及建筑工程方面等诸多领域。逆和不可逆的改变。CFRP的吸水能导致树脂基然而,由于树脂基体(尤其是热固性树脂基体如环氧体的塑化和溶胀:一方面,塑化除了使得树脂的玻璃树脂)在湿热、紫外光、盐雾、
6、风沙、应力等因素的长期化转变温度Tg下降外,还会导致树脂基体塑性变作用下,复合材料整体性能的发挥受到限制。其中,形;另一方面,溶胀和渗入液体所导致的微应力有收稿日期:2007-12-24作者简介:张静(1983-),男,安徽潜山人,硕士,主要研究方向为复合材料腐蚀失效。第5卷第3期张静等:G827/5224和G803/5224碳纤维增强环氧树脂湿热老化的研究·17·[2]关,因为微应力使聚合物分子链伸展。其次,树1.2.2.2动态力学性能脂基体的吸湿量远远大于碳纤维的吸湿量,使得树玻璃化转变温度(Tg)的测试采用3点弯曲的脂基体
7、和纤维的体积膨胀不匹配,从而导致纤维增变形模式,实验频率为1Hz,升温速度为5℃/min。[3-8]强复合材料中局部应力和应变区的形成。由于G827/5224环氧树脂基复合材料试样尺寸为48mm吸入的水分子对聚合物基复合材料的长期服役性能×8mm×2.90mm,G803/5224环氧树脂基复合材有严重的影响,有必要对其吸湿行为和湿热导致的料试样尺寸为48mm×8mm×2.50mm。实验仪器力学性能下降作出研究和评估。为DMTAⅣ型动态力学热分析仪。1实验2结果讨论1.1实验材料2.1浸泡吸湿试验实验中使用的材料为单向碳纤维增强环
8、氧树脂图1为复合材料层合板在70℃去离子水中的复合材料层合板G827/5224和±45°交叉铺层碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板G803/5224。1.2吸湿性能测试和力学性能研究1.2.1浸泡增重率测量1)试样尺寸:50mm×50mm×2.90mm。2)平行试
