鈰鹽改性玄武巖纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料濕熱老化性能研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、耐疲勞等各種優(yōu)良性能，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械等重要領(lǐng)域。但復(fù)合材料在加工、儲(chǔ)存和使用過程中，會(huì)受到環(huán)境因素（如空氣、水、陽光以及環(huán)境溫度的變化）的影響，這些環(huán)境因素會(huì)使復(fù)合材料性能下降從而發(fā)生老化，限制了復(fù)合材料在應(yīng)用過程中性能的發(fā)揮。本文采用高性能且環(huán)保的玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，對其表面采用稀土鈰鹽溶液的改性處理方法，以提高復(fù)合材料的界面結(jié)合性能。然后在實(shí)驗(yàn)室模擬濕熱環(huán)境下，通

2、過吸濕稱重法、靜態(tài)力學(xué)行能測試、掃描電鏡觀察和紅外光譜分析，研究了鈰鹽改性前后玄武巖纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的濕熱老化性能，并在此基礎(chǔ)上探討了復(fù)合材料的濕熱老化機(jī)理。主要得到以下結(jié)論：
　　1.適量濃度的鈰鹽改性劑的應(yīng)用能夠提升復(fù)合材料的界面結(jié)合性能，從而起到提高復(fù)合材料力學(xué)性能的作用。但當(dāng)鈰鹽改性溶液中稀土的含量過高時(shí)，復(fù)合材料的界面結(jié)合性能和力學(xué)性能都開始下降。
　　2.復(fù)合材料在濕熱環(huán)境下的水吸收曲線符合非 Fick兩階

3、段水吸收模型。經(jīng)濕熱老化后，復(fù)合材料的拉伸、彎曲、ILSS力學(xué)性能都出現(xiàn)了下降，吸濕是使其力學(xué)性能下降的主要原因，吸水速率越快，復(fù)合材料的力學(xué)性能下降幅度越大。經(jīng)鈰鹽改性后的復(fù)合材料的界面結(jié)合性能得到提高，能夠有效阻止水分子的擴(kuò)散，提升復(fù)合材料的抗老化性能，但當(dāng)鈰鹽改性溶液中稀土含量過高時(shí)，復(fù)合材料的抗老化性能又開始下降。
　　3.通過復(fù)合材料濕熱老化后的紅外光譜圖可以發(fā)現(xiàn)，鈰鹽改性后的復(fù)合材料活性基團(tuán)的吸收峰的強(qiáng)度高于改性前的復(fù)

4、合材料。這說明稀土的加入向改性后的復(fù)合材料中引入了更多的活性基團(tuán)，提升了改性后復(fù)合材料的界面結(jié)合性能，從而能夠減少由于濕熱老化引起的復(fù)合材料力學(xué)性能的下降。
　　4.通過SEM觀察復(fù)合材料濕熱老化后的拉伸斷口可知，鈰鹽改性劑的應(yīng)用使復(fù)合材料中纖維表面有更多的樹脂附著，從而能夠增強(qiáng)界面的結(jié)合性能，有效阻止水分的進(jìn)入，減少復(fù)合材料的吸濕，提高復(fù)合材料的抗老化性能。但當(dāng)鈰鹽改性溶液濃度過高時(shí)，纖維表面的樹脂基體會(huì)聚集成塊狀，造成復(fù)合材料