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玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料在硫酸介质中的耐用性评价

严艳  
【摘要】: 玻纤增强乙烯基酯树脂(GF/VE)复合材料是目前大型蓄电池槽常用材料,研究其在酸中的腐蚀行为及耐用性对于蓄电池的寿命评价具有重要意义。本文通过升温加速老化的方法研究了GF/VE复合材料在不同温度(35℃,55℃,65℃,75℃)40wt%硫酸介质中的腐蚀行为,通过重量法研究了乙烯基酯树脂浇注体、封边及未封边GF/VE复合材料的质量变化,用分光光度法分析了纯玻璃纤维、封边及未封边GF/VE复合材料中铁离子的溶出质量变化,另外还研究了腐蚀前后GF/VE复合材料的弯曲性能、电性能以及微观形貌的变化。通过对质量变化曲线进行拟合计算了纯树脂浇注体、玻璃纤维以及GF/VE复合材料在硫酸中的腐蚀速率,最后利用温度加速模型—阿累尼乌斯方程进行最小二乘法一元线性回归计算GF/VE复合材料在35℃40wt%硫酸介质中的使用寿命。 结果表明,VE浇注体的质量变化率随腐蚀时间延长先迅速增加,随后基本趋于恒定;封边GF/VE复合材料的质量变化率到目前3000h与VE浇注体的变化趋势一致,而未封边复合材料则基本一直处于增加的状态。三者的质量变化率均随温度升高而增加。溶液中铁离子的质量随腐蚀时间的增加逐渐增加,且趋势与复合材料的质量变化率曲线基本一致。复合材料的弯曲强度及体积电阻均随腐蚀时间而逐渐降低。GF/VE复合材料的腐蚀初期以树脂腐蚀为主,主要是小分子进入树脂,产生溶胀作用,后期当树脂达饱和,溶液透过树脂层后,主要以界面破坏及玻璃纤维的溶蚀为主。 结合腐蚀机理,提出分两个阶段预测封边GF/VE复合材料在40%硫酸溶液中的寿命,第一阶段为复合材料中树脂基体迅速达饱和的时间,第二阶段为未封边GF/VE复合材料的腐蚀寿命。得到蓄电池槽用GF/VE复合材料达到GJB5270-2003中的极限指标—质量变化率为1%时,寿命为10年左右。


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