車身用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯復(fù)合材料的腐蝕行為研究.pdf

1、玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯復(fù)合材料(GFRP)以其優(yōu)異的耐蝕性能在汽車工業(yè)中的應(yīng)用逐漸受到我國(guó)及世界科學(xué)家與工程師們的重視，但是由于高分子材料的腐蝕形式和腐蝕機(jī)制與金屬材料不同，現(xiàn)有的相關(guān)腐蝕研究數(shù)據(jù)等因素限制了GFRP在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。深入研究車身用GFRP的腐蝕行為，具有十分重要的工程應(yīng)用背景及理論研究?jī)r(jià)值。
　　本文針對(duì)汽車運(yùn)行環(huán)境中存在的腐蝕影響因素的研究現(xiàn)狀，整理歸納了GFRP在汽車運(yùn)行環(huán)境中的腐蝕機(jī)理及各環(huán)境因素對(duì) GF

2、RP腐蝕老化行為的影響規(guī)律，如溫差、濕度、鹽度和水等。采用單因素及多因素協(xié)同作用模擬加速試驗(yàn)方法，系統(tǒng)研究了滲透作用對(duì)GFRP腐蝕老化行為。對(duì)GFRP在不同環(huán)境氧氣濃度、濕度、溶劑的溶度參數(shù)下的硬度、拉伸性能、彎曲性能和熱穩(wěn)定性能的演變規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究；采用紅外光譜、掃描電鏡、熱重分析等微觀分析手段，分析研究了GFRP腐蝕破壞的微觀機(jī)制；最后依據(jù)聚合物腐蝕動(dòng)力學(xué)方程、高分子物理、高分子化學(xué)等相關(guān)理論，建立了GFRP在濕熱環(huán)境下力學(xué)性能

3、衰減的三線型模型。
　　研究結(jié)果表明，樹脂基體的濕氣滲透行為遵循 Fick第一定律，即其與環(huán)境的濕度和基體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與溫度等影響因素?zé)o關(guān)。在鹽霧環(huán)境的使用條件下，隨著滲透時(shí)間延長(zhǎng)，GFRP透明度逐漸下降，GFRP中的富樹脂層出現(xiàn)樹脂溶解、表面樹脂含量逐漸變得不均勻；貧樹脂層纖維外露。通過(guò)紅外光譜測(cè)試分析表明，材料在腐蝕后，沒(méi)有新的元素產(chǎn)生和主鏈結(jié)構(gòu)變化，主要的化學(xué)腐蝕形式是交聯(lián)鍵的水解和氧化。并且GFRP的吸濕呈現(xiàn)“兩階段吸濕

4、”規(guī)律，第1階段的濕致擴(kuò)散系數(shù)大于第2階段的濕致擴(kuò)散系數(shù)，且符合三維擴(kuò)散Jardon函數(shù)，第2階段的吸濕卻與一維擴(kuò)散規(guī)律相似。在鹽霧環(huán)境中GFRP力學(xué)性能演化規(guī)律為：隨溫度和腐蝕時(shí)間的增長(zhǎng)，硬度、拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。樹脂基體發(fā)生水解，小分子析出，樹脂交聯(lián)結(jié)構(gòu)受到破壞，且鹽的正負(fù)離子滲入樹脂，導(dǎo)致樹脂、纖維和二者之間界面的破壞，因而 GFRP力學(xué)性能下降。根據(jù)中值老化壽命和剩余強(qiáng)度的關(guān)系式，建立的力學(xué)性能隨老化時(shí)間的衰減三線