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1、第22卷第5期高分子材料科學(xué)與工程Vol.22,No.52006年9月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGSept.2006X乙烯基酯樹脂及其炭纖維復(fù)合材料的濕熱老化行為1111,21周同悅,于運(yùn)花,陳偉明,王莉莉,楊小平(1.北京化工大學(xué)炭纖維及復(fù)合材料研究所,北京100029;2.北京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院,北京102101)摘要:結(jié)合乙烯基酯樹脂(VE)澆注體在65℃和95℃蒸餾水中的濕熱老化行為,對(duì)其炭纖維復(fù)合材料(CF?VE)的吸濕性、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明,根據(jù)VE澆注體的吸濕特性,可將其復(fù)合材料的吸濕
2、過(guò)程劃分為基體吸濕為主和界面吸濕為主的兩階段;VE澆注體與其復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度的下降趨勢(shì)一致,均與吸濕率的增加趨勢(shì)相對(duì)應(yīng),但VE澆注體的彎曲模量下降較復(fù)合材料明顯;VE澆注體及其復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的變化均隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低,并隨吸濕達(dá)飽和而保持在一定值,但兩者內(nèi)耗峰的變化趨勢(shì)剛好相反。關(guān)鍵詞:乙烯基酯樹脂;炭纖維復(fù)合材料;濕熱;老化+中圖分類號(hào):TQ34274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):100027555(2006)0520166204乙烯基酯樹脂(VE)以其優(yōu)良的力學(xué)性能、炭纖維:AS24C(12K),美國(guó)HEXCEL公較高耐熱性、耐腐蝕性以及快速固化等特
3、點(diǎn)而司生產(chǎn);乙烯基酯樹脂:HETRON922,苯乙烯[1]被廣泛用作復(fù)合材料的基體材料,其炭纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%,美國(guó)亞什蘭公司生產(chǎn);叔丁基拉擠復(fù)合材料(CF?VE)以其優(yōu)異的力學(xué)性能過(guò)氧化苯甲酸酯(Tc):10h半衰期溫度為105和耐化學(xué)腐蝕性能已成功用作石油開采用的連℃,天津阿克蘇諾貝爾過(guò)氧化物公司生產(chǎn);過(guò)氧[2]續(xù)抽油桿。該抽油桿在服役過(guò)程中,長(zhǎng)期處于化甲乙酮:浙江黃巖化學(xué)廠生產(chǎn)。大量地層水及原油的濕熱浸泡中,材料的使用本實(shí)驗(yàn)所用的CF?VE拉擠復(fù)合材料按照壽命勢(shì)必會(huì)受到影響,因此有必要對(duì)CF?VE拉文獻(xiàn)[6]中的拉擠工藝流程制備,炭纖維體積分?jǐn)D復(fù)合材料進(jìn)行濕
4、熱老化行為研究。目前已有數(shù)為60%。所用VE澆注體采用模壓成型方法,[3～5]這方面的一些研究,但尚缺乏與樹脂基體按照80℃?1h+120℃?2h+150℃?1h的固相結(jié)合的系統(tǒng)分析。由于基體樹脂的性能對(duì)其化方案加壓固化,復(fù)合材料和澆注體的基本性復(fù)合材料的耐用性影響很大,因此對(duì)VE樹脂能見Tab.1。體系耐老化性能的研究同樣具有重要意義。Tab.1PropertiesofVEandCF?VEcompos-本文研究了VE樹脂澆注體及其炭纖維復(fù)ite合材料在兩種不同溫度蒸餾水中的濕熱老化行SamplesFlexuralFlexuralILSSTgstrengthmodu
5、lus(MPa)(℃)為,分析了其吸濕率和靜態(tài)、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能隨浸(MPa)(MPa)泡時(shí)間的變化,旨在結(jié)合樹脂基體的老化行為,VE162.43283141.6探討復(fù)合材料的濕熱老化機(jī)理,為該復(fù)合材料CF?VE517331.332×1067.1132.3composite長(zhǎng)期耐用性評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1.2測(cè)試方法及儀器1實(shí)驗(yàn)部分澆注體和復(fù)合材料吸濕率的測(cè)定:將澆注1.1原料及樣條制備X收稿日期:2005207219;修訂日期:2005210214基金項(xiàng)目:國(guó)家863項(xiàng)目資助(2001AA335030,2004AA33G140);中石化2003年度重點(diǎn)項(xiàng)目(P03066
6、)聯(lián)系人:于運(yùn)花,主要從事炭纖維樹脂基復(fù)合材料方面的研究,E2mail:yuyh@mail.buct.edu.cn第5期于運(yùn)花等乙烯基酯樹脂及其炭纖維復(fù)合材料的濕熱老化行為:167體和復(fù)合材料樣條干燥至恒量,分別全浸于65澆注體和復(fù)合材料的彎曲性能分別按照℃和95℃蒸餾水中,間隔一定時(shí)間取出,稱取GB2570-81和GB?3356-1995,在INSTRO2質(zhì)量,按下式計(jì)算其吸濕率Mt1121型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上測(cè)得;動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分Mt=(Wt-Wi)?Wi析采用美國(guó)流變公司生產(chǎn)的DMTAí型動(dòng)態(tài)式中:Wi——浸泡前樣條的質(zhì)量;Wt——浸泡力學(xué)熱分析儀,頻率1Hz,升溫
7、速率為5℃?一定時(shí)間后樣條的質(zhì)量。min。Fig.1MoistureabsorptioncurvesofVE(■)andCF?VEcomposite(▲)Tab.2MoistureparametersofVEandCF?VEcompositeSamplesMoistureabsorptionvelocityDiffusioncoefficientDEquilibriummoisture-1?2)(mm2?s)contentM(%)constant(K)(sCF?VE(65℃)0.7143×10-59.9120×10-70.7680CF?VE(95℃)1.4422
