資源描述：
《纖維增強樹脂基復合材料的吸濕性和濕變形》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、第31卷第2期2010年4月航天返回與遙感SPACECRAFTRECOVERY&REMOTF=SENSⅢC69纖維增強樹脂基復合材料的吸濕性和濕變形李靜(北京空間機電研究所，北京100076)摘要闡述了纖維增強樹脂基復合材料的吸濕與濕變形機理及其影響因素，從環(huán)境、材料和工藝3個方面，總結了環(huán)境溫度、相對濕度、纖維、樹脂基體、纖維一基體界面以及鋪層方式對復合材料吸濕性與濕變形的影響，并提出了降低纖維增強樹脂基復合材料吸濕率與濕變形的途徑。關鍵詞纖維增強樹脂基復合材料吸濕率濕變形中圖分類號：V25文件標識碼
2、：A文章編號：1009—8518(20lO)02—0069—06MoistureAbsorptionandSoakingDeformationofFiberReinforcedResinCompositesLiJing(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractThispaperdescribedthemechanismandtheinfluencefactorsofmoistureabsorptio
3、nandthedimensionalch甜19eduetomoistureinfiberreinforcedresincomposites．Someenvironmentalforces，materialfactorsandfabricationssuchastemperature，relativehumidity，fiber，resinmatrix，fiber—matrixinterfaceandlayersweresummarized．SeveralsuggestionsWerepresentedi
4、nordertoreducetheirmoistureabsorptionandthesoakingdeformation．KeywordsFiberreinforcedresincompositesMoistureabsorptionSoakingdeformation1引言纖維增強樹脂基復合材料(以下簡稱復合材料)因其比強度高、比模量大、熱脹系數小、可設計性強等一系列優(yōu)點在航空航天領域的應用越來越廣泛，已經擴展至精密構件的成型和生產。精密構件的長期尺寸穩(wěn)定性對復合材料性能提出了更高要求，復合材料的尺
5、寸穩(wěn)定問題已經成為當前人們關注的焦點之一。由于樹脂基體具有一定程度的吸濕性，其復合材料也同樣會表現出吸濕特性。潮濕是除熱之外容易導致應力產生的環(huán)境之一。在一定時間的濕庇力作用下，復合材料的各項特性會發(fā)生變化，最終會導致形變，進而影響結構的尺寸穩(wěn)定性。在復合材料中水分的吸收和擴散對尺寸變化的影響極為重要，研究表明，軌道真空環(huán)境對航天器復合材料構件的干燥效應極易造成光學相機的散焦或者天線微波信號的失真。為了研究濕環(huán)境對復合材料尺寸變化的影響，國內引入了復合材料吸濕率與濕脹系數的概念，吸濕率變化引起的尺寸改變
6、已經成為研究人員關注的重點內容之一。本文闡明和分析了復合材料的吸濕機理、影響吸濕行為以及濕變形的因素，并在此基礎上提出廠降低復合材料吸濕與濕變形的途徑。2吸濕機理復合材料由纖維和基體材料復合而成，其吸濕行為與各組分的吸濕性能及組分之間的結合強弱有密切收稿日期：2010—01—06基金項目：中國空間技術研究院自主研發(fā)課題70航天返回與遙感2010年第3l卷的關系。下面介紹復合材料的吸濕機理以及吸濕表征。2．1吸濕擴散機理高分子材料吸濕的動力主要是水的擴散。環(huán)境中氣態(tài)水分子向聚合物靠攏、被吸附于表面，隨著水
7、分子濃度的增大，內外滲透壓差促使水分子逐漸向內部擴散。水分子向聚合物的內部擴散過程主要受2個因素控制：一個是聚合物網絡結構中與水分子尺寸相仿的微孔；另一個是水分子和聚合物之問的吸引力。吸濕的過程主要分為2個階段：第一階段是通過氣體流通，空氣中的水分與聚合物表面接觸，稱為外部傳遞過程或外擴散；第二階段是水分從聚合物表面?zhèn)飨蚩紫秲炔?，稱為內部傳遞過程或內擴散LlJ。高分子材料的吸濕過程一般遵循Fick定律，即在吸濕的初始階段，材料吸收的水的質量隨著時間的平方根呈線性增加，然后增加逐漸變緩，直到達到飽和狀態(tài)?
8、2。在材料吸水的初始階段，可以用Fick第二定律來描述水的擴散行為，如式(1)：詈=D當，(1)a一”a2Z’、17式中肘為吸濕率；D為擴散系數；t為吸濕時間；Z為厚度。t時刻時試樣的吸濕率尬如式(2)：％：旦熹塑×100％，(2)W0式中％和職分別為試樣在起始時刻和t時刻的質量。擴散系數D可由式(3)計算求得：
9、7＼2
10、M．一M。＼2肚，r(彘J【壽衰J，(3)式中膨。為試樣平衡吸濕率[2．2節(jié)將做詳細說明]；Z為試樣厚度；M¨尬，分別為
