碳纤维增强树脂基复合材料模拟海洋环境长期老化及失效行为

作者：王登霞^*; 孙岩; 谢可勇; 李晖; 王新波; 段剑; 邵蒙

来源：复合材料学报, 2022, 39(03): 1353-1362.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20210512.002

• 碳纤维增强树脂复合材料
• 模拟老化
• 力学性能
• 腐蚀行为
• 失效模式

选取两种先进轻质复合材料：碳纤维增强酚醛树脂复合材料(CF/S-157)与碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/TDE-85)，开展模拟海洋环境实验室盐雾老化、湿热老化和盐水浸泡环境长达9 600 h加速试验。基于各种力学性能(拉伸强度、弯曲强度、压缩强度及层间剪切强度)开展材料老化行为规律研究，利用傅立叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析方法对树脂基体在各种加速环境中的分子链段与官能团变化情况进行分析，得到树脂基体的失效模式；利用外观、超声扫描成像、SEM分析树脂/纤维界面的变化情况，明确了树脂/纤维界面的破坏方式；利用差示扫描量热分析(DSC)与热重分析(TG)分析各种加速老化方式对碳纤维增强树脂复合材料的玻璃化转变温度Tg与热失重的影响。结果表明，三种老化方式对树脂基体的老化影响顺序依次为70℃/95%RH (Relative humidity)湿热、35℃盐雾、常温盐水浸泡。得到了先进轻质树脂基复合材料的模拟海洋环境老化行为和失效机制、失效模式，为实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测奠定基础。

• 单位
  山东非金属材料研究所