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盐雾环境对玻璃纤维增强树脂基复合材料性能影响结果-正航仪器
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盐雾环境对玻璃纤维增强树脂基复合材料性能影响结果
2014-10-08    来源:正航仪器    作者:正航网络  阅读:

 

 

 

一、增重率

1给出了玻璃纤维增强复合材料试样经盐雾老化不同时间后,增重率的变化曲线。由图可见,从初始到16天期间所有试样质量均逐渐增加;在16天至4O天时ABD试样的增重率变化趋于平缓,而C试样增重率仍在增加;40天至6O天时ABD试样又开始增重,而C试样的增重率却有所下降。总体来看,增重率从大到小依次是c>D>B>A,即试样体积越小,其质量的变化越大。原因可以解释为,体积小的试样水分渗透到试样内部所需时间较短,所以在相同时间内,小体积试样的增重率变化更快一些。对于体积相同的AB试样,其增重率的差别应来源于内部纵横纤维比例的不同,因为纤维织纹会影响复合材料的湿扩散行为嘲。

 

 

 

盐雾环境对增强树脂基性能影响

 

 

 

引起增重的另一原因是盐雾在试样表面的沉积,但由于N aC 1浓度较低,而且离子体积比水分子大,N aC I很难像水分子一样扩散到试样内部[6]。所以盐的沉积只能作为次要因素,当水分的吸收接近饱和后,盐在表面累积的效果才显现出来。

二、力学性能

1力学曲线形状与老化时间的关系

根据文献报道,玻纤增强环氧改性酚醛树脂的拉伸应力一应变曲线属于硬而脆型,即弹性模量大、屈服强度中等(或无屈服点)、断裂强度中等、断裂伸长小。试验结果符合这一特征,拉伸曲线没有屈服点,最大应力发生在断裂点,断裂时的力为断裂拉伸强度。为了更清楚和更准确,横坐标用时间取代应变值,因为试样伸长率很小(约为1),而加载速度不变的情况下,夹具的位移与时间成正比;纵坐标用载荷值取代应力值,因为加载过程中试样截面积变化很小,可以忽略。考虑到复合材料力学性能数据的分散性,仅以个别拉伸性能指标评价材料老化或仅以一个平均值来概括变化趋势,有时会得出片面的、错误的结论。

2为盐雾老化8天后,测得的纵向拉伸、横向拉伸、压缩和层间剪切性能曲线,同一力学性能的5个平行试样曲线重合得很好,特别是拉伸曲线,几乎完全重合,因而所得的平均值也有较高的可靠性。图3为经盐雾老化08164060天后同一力学性能试验得到的载荷一时间曲线的比较。随着老化时问的延长,拉伸试验力一时间曲线沿着断裂拉伸强度不断减少的方向发展,而压缩强度和层问剪切强度也都呈下降趋势。

 

 

盐雾环境对增强树脂基影响结果

 

 

 

 

老化8天后力学性能显著下降,老化8164060天后的曲线之间差别就不很显著,力学性能的下降比较平缓,可见吸湿的最初阶段对力学性能影响最大,也就是说水分的吸收是复合材料力学性能下降的主要原因。由曲线形状的变化可以看出水对复合材料的作用:拉伸曲线主要反映纤维的性能,其形状变化不大,说明纤维几乎没有受到盐雾的侵蚀;未老化试样的压缩和剪切曲线比较直,发生破坏后强度几乎是垂直于时问轴下降的,随着老化时间的增加,曲线变得圆滑,强度达到最大值后逐渐下降,在剪切强度曲线上还出现较平缓的台阶,这两项力学性能反映基体性能的变化,说明水对树脂基体起了增塑的作用。

2力学性能指标与老化时间的关系

2为盐雾老化不同时间后复合材料的纵向拉伸强度、横向拉伸强度、压缩强度和层问剪切强度值和强度保持率值。可以看出,老化60天后复合材料的纵向、横向拉伸强度分别下降到5655,压缩强度下降到54 96,层间剪切强度下降到61。拉伸强度随老化时间增加呈指数下降,层问剪切强度开始下降很快,而后稍有上升,压缩强度在下降过程中略有波动。根据文献报道,硬而脆的塑料,其拉伸强度随老化时问的延长而下降,可直接根据下降程度评价老化。从试验结果看,玻璃纤维增强环氧改性酚醛树脂拉伸强度的变化比较稳定和有规律,更适合作为该复合材料盐雾老化程度的评价指标。

三、盐雾老化后复合材料各项指标的综合比较

分别用每个试样的拉伸强度、压缩强度和层间剪切强度对其增重率作图得到图4,可以看这些点的分布是有规律的,随着吸湿量的增加,复合材料的力学性能呈下降趋势。从力学指标来看,该复合材料纵向拉伸强度最大,然后依次是横向拉伸强度、压缩强度和层问剪切强度;强度值的变化范围由大到小也是同样的顺序,但由前面的讨论可知这4个力学强度的保持率相差并不多。

 

 

盐雾环境对增强树脂基试验

 

 

增重率的变化范围依次是c>D>B>A,这是由试样尺寸和内部纤维排列的差别造成的。增重率达到2左右以前,力学性能下降明显,之后虽然增重率继续增加,但力学性能变化不大,可能是水分扩散已达到饱和,而水的进一步侵蚀还需更长时问。

四、结论

(1)G F R P试样的增重主要由水分的吸收引起,其次还有盐雾在试样表面的沉积。

(2)力学性能曲线属于硬而脆型,纵向拉伸强度最大,经盐雾老化后,由于水对基体的增效果使压缩和剪切强度曲线略显韧性特征,对拉伸曲线的形状影响不大;各平行试样的拉伸强度曲线重合性最好。

(3)力学性能随盐雾老化时间的增加而下降,且老化初期下降速度最快;压缩和层间剪切强度变化不规则,拉伸强度的变化呈指数趋势。

(4)拉伸强度更适合作为该复合材料盐雾老化的评价指标。

(5)力学性能随吸湿量的增加而下降,吸湿量达到一定程度后力学性能随老化时间的变化不明显。http://www.zhenghangyq.net

 

 

 

 

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