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CCF300/Hby8485湿热性能演变规律研究

2020-12-15阅读(775)

CCF300/Hby8485湿热性能演变规律研究

论文摘要

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)是目前最常用的一种新型高性能复合材料,然而由于外界环境因素的作用使得复合材料性能发挥受到限制,其中影响最为严重的环境条件之一即为湿热条件。因此,开展CFRP在湿热环境条件下性能演变规律的研究是促进其合理及有效应用的重要保证和前提。本文采用层压成型工艺制备了CCF300/Hby8485复合材料单向板,分别利用傅立叶红外光谱和扫描电子显微镜研究了不同湿热环境中复合材料的微观结构和形貌变化规律,同时研究了其吸湿特性、界面性能、静态及动态力学性能,并对各性能的影响因素和吸湿规律进行了分析总结。试验结果表明,CCF300/Hby8485复合材料的吸湿过程可分为三个阶段,第一阶段,吸湿速率较快,主要依靠水分浓度梯度渗入;第二阶段,吸湿主要以基体吸湿为主;第三阶段,吸湿达到饱和;在不同湿热环境下,树脂浇铸体与复合材料的吸湿动力学曲线具有相同的变化趋势,且CCF300/Hby8485复合材料在环境温度为35℃、55℃及75℃条件下的吸湿为物理吸湿;国产碳纤维CCF300与Hby8485环氧树脂之间的浸润性和界面结合良好;复合材料的弯曲强度、压缩强度、层间剪切强度及玻璃化转变温度均随吸湿时间及浸泡温度的升高而降低。尤其是弯曲强度及层间剪切强度下降显著,但此时复合材料仍具有较高的性能保留率,其75℃蒸馏水浸泡下的剩余层间剪切及弯曲强度分别为:64.41%和65.28%,说明此种材料湿热性能良好。同时,提高浸泡温度并不会改变复合材料的吸湿机理,只是引起其性能变化幅度的差别,通过对不同湿热环境下复合材料的红外光谱分析也可以验证此结论;从复合材料试样断面形貌观察可知,浸泡温度越高,吸湿时间越长,形貌变化及界面脱粘破坏越严重,这与复合材料宏观力学性能分析保持一致;并且,随着浸泡温度的升高,复合材料的储能模量逐渐降低。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.2 课题研究的目的及意义
  • 1.3 纤维/树脂基复合材料湿热行为的研究现状
  • 1.3.1 树脂基体及纤维/树脂基复合材料的吸湿性能
  • 1.3.2 树脂基复合材料的吸湿扩散机理
  • 1.3.3 湿热环境对纤维/树脂基复合材料力学性能的影响
  • 1.3.4 湿热环境对纤维/树脂基复合材料界面性能的影响
  • 1.3.5 本文研究主要内容
  • 第2章 实验部分
  • 2.1 试验原料
  • 2.2 实验设备
  • 2.3 介质条件
  • 2.4 吸湿率的测定
  • 2.5 CCF300/Hby8485 复合材料界面性能测试
  • 2.5.1 动态接触角法
  • 2.5.2 微脱粘法
  • 2.6 分析测试方法
  • 2.6.1 扫描电子显微镜观察（SEM）
  • 2.6.2 傅立叶变换红外光谱分析（IR）
  • 2.7 静态力学性能测试
  • 2.7.1 弯曲性能
  • 2.7.2 压缩性能
  • 2.7.3 层间剪切性能
  • 2.8 动态力学性能测试
  • 第3章 CCF300/Hby8485 复合材料界面性能研究
  • 3.1 CCF300/HBY8485 的浸润性研究
  • 3.1.1 纤维与树脂基体浸润性的判定标准
  • 3.1.2 接触角试样的制备
  • 3.1.3 CCF300 与Hby8485 树脂间的接触角测试及结果
  • 3.2 CCF300/Hby8485 的界面强度分析
  • 3.2.1 微脱粘试样的制备
  • 3.2.2 CCF300/Hby8485 界面强度测试及结果
  • 3.2.3 固化温度对CCF300/Hby8485 复合材料界面强度的影响
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 CCF300/Hby8485 复合材料吸湿行为研究
  • 4.1 树脂浇铸体及复合材料制备
  • 4.1.1 树脂浇铸体制备
  • 4.1.2 复合材料单向板制备
  • 4.2 树脂浇铸体及复合材料的吸湿行为
  • 4.2.1 树脂浇铸体的吸湿特性
  • 4.2.2 复合材料的吸湿特性
  • 4.2.3 树脂浇铸体与复合材料的吸湿特性比较
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 湿热环境对CCF300/Hby8485 复合材料力学性能的影响
  • 5.1 湿热环境对静态力学性能的影响
  • 5.1.1 湿热环境对弯曲性能的影响
  • 5.1.2 湿热环境对压缩性能的影响
  • 5.1.3 湿热环境对层间剪切性能的影响
  • 5.2 湿热环境对复合材料断口形貌的影响
  • 5.3 湿热环境对动态力学性能的影响
  • 5.3.1 不同温度下吸湿时间对复合材料Tg 的影响
  • 5.3.2 不同温度下吸湿时间对复合材料tanδ的影响
  • 5.3.3 温度对复合材料Tg 的影响
  • 5.3.4 温度对复合材料储能模量E＇的影响
  • 5.4 不同湿热环境下复合材料的红外光谱分析
  • 5.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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