复合材料湿热老化及玻璃鳞片涂料耐腐蚀性能研究

摘要

由于其良好的耐腐蚀性能，玻璃纤维增强树脂基复合材料在各领域中广泛应用，但使用及贮存过程中的湿度、温度、光照等因素对其性能具有重要影响，因此，研究其在湿热环境中的老化行为及耐用性具有重要意义。本文第一部分研究了湿热老化对玻璃纤维增强树脂基复合材料质量损失率、吸水率、基体结构及动态力学性能的影响，并以不同温度下的质量损失率为基础进行曲线拟合，推导了湿度为95％时复合材料的寿命(W％=1％)计算公式；第二部分自主研制了动态腐蚀试验机，并利用该试验机对玻璃鳞片涂料试样进行动态腐蚀试验，通过对腐蚀前后的试样进行SEM、质量、硬度及强度分析研究了玻璃鳞片防腐涂料的耐腐蚀性能，得出以下结论：
　　 (1)复合材料的吸水率随温度升高而增加，老化初期吸水率增加迅速，随后曲线斜率逐渐变小，曲线出现拐点，最后吸湿量基本达到平衡量，不再随时间变化而增加；
　　 (2)玻璃纤维增强树脂基复合材料的质量损失率随温度升高而增加；经过拟合整理，推导出复合材料的寿命预测计算公式，经计算湿度为95％，温度为30℃时乙烯基树脂基复合材料的质量损失达到1％需要7年多时间；
　　 (3)湿热老化后，复合材料树脂基体未发生化学变化，红外图谱并未出现新的特征峰；动态力学性能测试结果表明，复合材料湿热老化后玻璃化转变温度向低温方向移动；
　　 (4)动态腐蚀试验机，最大速度可达8000r/min，试样架半径为95mm，通过转动试样，可模拟0～15m/s流速范围内的腐蚀介质对试样的冲刷；
　　 (5)腐蚀试验对试样表面和弯曲破坏断面均有不同程度的影响，经过腐蚀试验后，试样表面有些已破坏，出现凸凹不平、细纹及树脂屑；腐蚀使树脂与玻璃鳞片的粘结力变弱，导致弯曲破坏的断面出现较明显的脱粘的现象；
　　 (6)腐蚀试验后，854体系的弯曲强度最高，为70.9MPa，弯曲强度的变化率较小为-6.13％，增重1.28％，表现出良好的耐腐蚀性能；腐蚀试验后，各系统硬度变化不大，无明显规律性。