双色球红球数:潛用玻璃纖維增強環氧樹脂復合材料吸水性能研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-04-02  來源:中國戶外用品網
核心提示:  TDE-85樹脂體系吸水率與時間關系試驗曲線與計算曲線在室溫人工海水介質中浸泡樹脂澆鑄體試樣,得到吸水率與時間關系結果如所示,圖(a)為樹脂基體吸水率與時間關系曲線,圖(b)為模擬了吸水率與時間平

双色球走势图预测红球 www.wbiaso.com.cn   TDE-85樹脂體系吸水率與時間關系試驗曲線與計算曲線在室溫人工海水介質中浸泡樹脂澆鑄體試樣,得到吸水率與時間關系結果如所示,圖(a)為樹脂基體吸水率與時間關系曲線,圖(b)為模擬了吸水率與時間平方根關系,其結果與Fick定律吻合良好。

  3.2復合材料吸水規律3.2.1復合材料吸水過程在浸泡復合材料吸水試樣的過程中,試樣顏色由邊緣至中心逐漸泛白,如(b)階段,在試樣表面全部泛白一段時間后,在邊緣和中心各取試樣若干,由所示,邊緣樣品全部泛白,水分子擴散到復合材料所有鋪層,中心試樣側邊情況則表明只有表面若干鋪層被水分子浸滲嚴重,越靠近中心鋪層水分子的影響越小。這種情況表明水分子在復合材料中的擴散過程是由邊緣向中心、由表面至內部的過程。

  3.2.2復合材料吸水率與時間關系所示為不同纖維體積含量吸水率與時間關系曲線圖,由圖知,不同纖維體積含量試樣在初期的吸水率幾乎一致,認為在此階段主要是表面層樹脂基體的吸水作用,此階段定義為吸水第一階段;隨著時間的延長,纖維的毛細作用開始顯現,導致不同纖維體積含量吸水率不同,此差異隨著時間的延長而愈發明顯。(b)為吸水率與時間平方根關系的線性擬合曲線,計算結果表明復合材料吸水情況不完全符合Fick定律,當吸水時間越長,實際吸水率大于計算值,再次說明纖維作用是復合材料吸水機制中的重要組成部分。

  復合材料吸水率與時間關系曲線與計算曲線由同樣可知,高纖維體積含量吸水率小于低纖維含量吸水率,主要原因為在復合材料吸水過程中,纖維自身吸水作用可以忽略不計,纖維起到通道作用,水分子通過纖維通道進入復合材料內部,使樹脂基體結構發生變化,低纖維體積含量中樹脂含量高,因此吸水率高;但是這種趨勢并非絕對,在纖維體積含量相近的情況下會有相反的結果,說明并非所有的纖維都能形成有效的毛細通道,有其他因素制約著纖維輸水作用,如基體-纖維界面結合的優劣。

  3.3復合材料界面與吸水性能相互影響3.3.1吸水對復合材料界面的影響復合材料吸水作用不僅僅會使樹脂基體的性能下降,脆化,同時會破壞纖維與基體的界面。為非浸水試樣與浸水試樣表面的電鏡照片,對比(a)、(b),浸水試樣在界面處被侵蝕,(c)、(d)為鋪層內樹脂與纖維間的結合,浸水試樣中少量纖維與基體之間出現縫隙,形成纖維通道,界面結合變差。

  用剪切強度可以估計復合材料的界面結合的強弱為37%時剪切強度為56.剪切強度為59.7MPa,Vf為48%時剪切強度為60.5MPa.盡管用相同工藝參數制備同厚度不同纖維含量的復合材料試驗件,并不能保證微觀的界面結合處于完全相同的水平。

  是三種不同纖維體積含量的拉伸斷口照片,纖維含量為37%的照片,在拉伸過程中有強烈的分層破壞。纖維含量為44%和48%的分層程度從表觀來看相差無幾,與剪切強度結果吻合一致。通過對比知,Vf為44%的界面結合最好,其他兩者稍差。

  不同纖維體積含量拉伸斷口SEM照片/2000x界面結合差,界面相對容易被破壞,對于大多數樹脂而言,韌性不高,吸水會造成樹脂與纖維的分離,這就為水分子的進入提供了通道,導致更多的內部樹脂的吸水,因此界面結合優劣是影響復合材料吸水性能的重要因素之。

  通過上述分析,在吸水初始階段,主要為表層的樹脂的吸水作用,與中曲線初始階段吻合,隨著吸水時間的延長,水分對相對較弱的界面造成破壞,纖維的通道作用開始顯現。界面結合愈弱,界面愈容易被破壞,能夠形成的有效通道愈多,吸水作用愈強烈,導致更大的破壞,形成惡性循環,屬于負向增強效應。這種負向增強效應導致后期吸水率異越來越大。Vf為48%的界面在微觀上不如Vf為44%結合完善,因此出現高纖維含量的吸水率高于相對低纖維含量的吸水率;Vf為37%試樣不僅樹脂基體含量高,而且界面結合差,容易形成更多的通道,隨著時間的延長吸水率的差距呈現增加的趨勢,該結論與中所示趨勢相吻合。

  3.4復合材料吸水對力學性能的影響比較了Vf為44%的復合材料未浸水與浸水兩周后的試樣力學性能,吸水作用使力學性能下降,性能的分散性增加。在拉、彎、剪三種力學破壞方,對界面依賴性最強的剪切性能下降最多,下降幅度達50%,彎曲性能次之,下降幅度為20%左右,拉伸性能則在10%左右,從模量上看,拉伸模量處于同一水平,彎曲模量下降幅度達到25%.該結果再次證明吸水作用破壞了復合材料界面結合。該結果同樣說明吸水作用嚴重衰減復合材料的力學性能,對作為結構使用的復合材料破壞性不可忽視。

  復合材料未浸水試樣與浸水試樣性能比較4總結復合材料吸水過程中,樹脂基體是吸水的主體,基本符合Fwk定律,部分纖維則會形成通道,隨著時間的延長,通道的作用愈加明顯,實際材料吸水率大于Fick定律計算結果。

  相同材料體系中,纖維體積含量低,則樹脂含量高,導致吸水率大,此外吸水與界面破壞的負向增強效應也是吸水率快速增大的原因之界面結合的優劣是復合材料吸水作用的重要影響因素。

  吸水作用嚴重衰減了復合材料的力學性能,因此在水下環境中的復合材料制品要求選擇低吸水率材料體系,同時要保證制品的完整性,無暴露纖維以及孔隙表面裂紋等缺陷,同時要涂覆疏水涂層,加強防護。

 
 
[ 行業資訊搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告訴好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 關閉窗口 ]

 
0條 [查看全部]  相關評論

 
推薦圖文
推薦行業資訊
點擊排行
 
双色球走势图预测红球
關閉