高溫老化對三維角聯(lián)鎖機織復合材料低速沖擊性能影響.pdf

1、三維角聯(lián)鎖機織復合材料，具有結(jié)構(gòu)整體性和高抗分層性特點，被廣泛應用耐沖擊工程結(jié)構(gòu)設(shè)計。復合材料工程結(jié)構(gòu)高溫老化后沖擊性質(zhì)是實際應用中經(jīng)常遇到的問題。本文研究三維角聯(lián)鎖碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料在90℃、180℃高溫大氣環(huán)境下老化不同時間后準靜態(tài)壓陷和低速沖擊性質(zhì)。采用掃描電鏡觀察復合材料高溫老化后橫截面形態(tài)及實驗后纖維抽拔情況；通過樹脂熱重分析(TGA)、差示掃描量熱分析(DSC)、紅外光譜分析(IR)等方法表征環(huán)氧樹脂基體熱老化性質(zhì)。結(jié)

2、論如下：
　　(1)環(huán)氧樹脂DSC及IR分析：環(huán)氧樹脂高溫老化后， DSC曲線上一個后固化放熱峰，及紅外譜圖上一個環(huán)氧峰（波峰數(shù)916cm-1）消失，表明樹脂發(fā)生后固化。環(huán)氧樹脂TGA、DSC及IR分析：樹脂180℃時熱分解速率約為90℃的2.5倍；隨溫度及時間增加，樹脂熱降解質(zhì)量比率增大；在90℃及180℃老化，樹脂發(fā)生熱氧化，且180℃老化時樹脂熱降解嚴重。環(huán)氧樹脂老化過程存在后固化和熱氧降解兩種機制。90℃老化前期環(huán)氧樹脂因

3、后固化交聯(lián)度增加，樹脂靜態(tài)壓縮強度及模量增大，老化16天時，分別增加約9.4％、8.4%；因熱氧降解作用，32天老化樹脂壓縮強度及模量略微減??；在180℃老化時，環(huán)氧樹脂因熱氧降解作用突出，樹脂壓縮強度及模量在老化32天時分別降低約9.0%、35.5%。
　　(2)90℃老化復合材料基本沒有顏色變化，橫切面沒有裂紋。在180℃時，老化時間增加，復合材料因嚴重熱氧降解，表面樹脂失重收縮，碳纖維暴露，顏色逐漸由灰黑變?yōu)楹贮S，最后呈現(xiàn)黑

4、褐色。掃描電鏡觀察復合材料橫切面發(fā)現(xiàn)：在180℃老化溫度下碳纖維與樹脂間會脫粘，且脫粘程度隨老化時間增加增大，出現(xiàn)大裂紋，90℃時沒有脫粘。掃描電鏡觀察復合材料沖斷面纖維抽拔。180℃老化纖維抽拔數(shù)量及長度隨時間增加增大。
　　(3)90℃老化時，因后固化作用，準靜態(tài)壓陷強度及模量隨時間增加增大，在16天時達到最大，分別增加約5.4%、1.8%；180℃時，因熱氧降解作用，樹脂與纖維間脫粘，復合材料最大強度及模量隨老化時間增大而減

5、小，在32天時分別減小約20.5%、6.9%。
　　(4)復合材料低速沖擊最大強度及模量隨老化時間變化趨勢與準靜態(tài)一致。90℃老化時，復合材料最大強度及模量隨時間增加而增加，持續(xù)到老化16天，此時分別增加約6.4%、4.9%。因劇烈熱氧降解，180℃老化復合材料最大強度及模量隨老化時間增加而減小，在32天時分別減小約24.2%、6.5%。
　　(5)在90℃時，隨老化時間增加，復合材料彈性吸收能增加，在32天時增加約29.1