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环氧复合材料的界面改性及其环境效应研究

夏超  
【摘要】:先进纤维增强树脂基复合材料是航空航天高科技产品的重要组成部分,材料的界面性能和各种环境因素的长期作用必然会对其服役状态和寿命产生影响。本文研究对碳纤维/环氧树脂和芳纶纤维/环氧树脂进行界面改性,对其复丝和碳纤维复合管在各种环境中性能变化分析,并对其机理进行了讨论,对复合材料在该环境中的服役状态提供了数据,并对新材料的开发提供了一定的依据。 实验中运用力学试验机,FI-IR光谱,扫描电子显微镜对改性与老化前后材料的力学性能,微观结构和形貌变化进行分析研究。 研究结果表明:臭氧改性10 min,碳纤维/环氧复丝的拉伸强度最高;对改性后的碳纤维/环氧复丝进行老化实验时,在UVA和臭氧协同老化下,复丝的拉伸强度呈上升趋势。老化前后没有新的特征官能团的产生,一些特征官能团的特征峰出现了明显的增强和降低。 使用偶联剂KH550处理芳纶纤维5 h芳纶/环氧树脂复丝的拉伸强度提高最明显。对改性后的芳纶/环氧复丝进行老化实验,在UVA和臭氧协同老化下,随着老化时间的增长,拉伸强度下降明显。老化过程中,并没有出现峰的生成和消失,只是峰的相对强弱发生了变化。 碳纤维复合管在几种环境试验前后的最大拉伸试验力和最大压缩试验力并没有明显的下降,说明拉压载荷和几种环境效应并没有明显改变碳纤维复合管的力学性能,证明了碳纤维复合材料具有高强度,优秀的环境耐受性。


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