碳纤维/环氧树脂复合材料加速热氧老化研究

论文摘要

本论文采用失重率测试、静态力学性能测试、红外光谱分析、TGA热重分析法、DMTA动态热机械分析等手段研究了T700-CF/828+TDE-85复合材料体系在高于Tg和低于Tg两种加速热氧老化条件下的失重率、力学性能、结构组成、以及热解活化能方面所发生的变化,最后由Flynn—Wall—Ozawa法计算了材料于常温条件下的寿命。研究结果表明,复合材料的失重率在老化初期迅速下降,之后趋于平衡,平衡失重率随老化温度升高而增大；材料的剪切强度保留率随老化时间的变化表现出复杂的趋势,由于老化过程中增强和破坏两种作用的相互影响,在Tg上下温度的老化过程中,材料的剪切强度均在老化前期出现上升,后期则一直呈下降趋势；从DMTA的结果可知,复合材料在热氧老化过程中发生脆化,导致Tg升高,且升高幅度随老化温度增加而变大。为了验证Flynn—Wall—Ozawa法计算材料寿命的正确性,采用不同升温速率的TGA分析,对材料的初始活化能以及不同老化阶段的活化能进行了计算,经比较发现,不同老化阶段的活化能变化幅度不大,因此用Flynn—Wall—Ozawa法计算材料老化寿命是合理的,本研究中以5%失重为失效条件,计算出材料的老化寿命为37.541年。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 碳纤维/环氧树脂复合材料的性能和实际应用
• 1.2 碳纤维/环氧树脂复合材料热氧老化的研究现状
• 1.2.1 碳纤维/环氧树脂复合材料热氧老化机理
• 1.2.2 材料老化方法的选择
• 1.2.3 材料老化寿命预测
• 第二章 实验部分
• 2.1 材料
• 2.2 热氧老化试验
• 2.3 性能测试
• 2.3.1 老化失重测试
• 2.3.2 静态力学性能测试
• 2.3.3 DMTA测试
• 2.3.4 红外分析
• 2.3.5 TGA分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 复合材料的老化失重分析
• 3.2 复合材料力学性能的变化
• 3.3 复合材料Tg的变化
• 3.4 红外谱图分析
• 3.5 微观形貌变化
• 3.6 复合材料的降解动力学
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书