不同老化条件下树脂基三维四向纺织复合材料拉伸性能的研究

摘要

复合材料由于具有优良的比强度、比刚度等诸多优点，在高科技工业中应用越来越广泛。不同的环境条件影响复合材料的老化特性，直接左右材料的使用寿命。本课题从这一点出发，主要研究了不同老化条件对树脂基三维四向编织复合材料和层合复合材料拉伸性能的影响，通过对试样拉伸性能的断裂应力和断裂伸长等方面的细致分析，详细讨论了不同老化条件对三维四向编织复合材料和层合复合材料拉伸的影响规律。
　　 本课题以树脂基三维四向编织复合材料、层合复合材料作为实验对象，选定了常温、150℃和180℃三个温度点以及60小时、120小时和180小时三个温度持续时间段作为老化条件进行一系列的对比试验。试样的对比过程保持单一变量，从而使试验结果具有可比性。通过对试样外观和试验数据的对比分析，得出以下结论：
　　 (1)总的来说，高温老化后的三维四向编织复合材料，结构稳定性较强，强度下降和断裂伸长率变化规律明显；而层合复合材料在经受高温老化后，则表现出了断裂伸长无规律、强度下降较大、结构不稳定以及易分层的特点。三维四向编织复合材料经过高温老化以后材料的断裂强度下降率要明显低于层合复合材料。
　　 (2)对三维四向编织复合材料来说，由于三维四向编织复合材料结构整体性强，纤维束与纤维束之间抱合紧密，因此，材料经过高温老化后，在承受较大拉伸应力时，结构上的趋向性自我调整使其性能下降较少。
　　 (3)对层合复合材料来说，在150℃老化温度下，由于层合复合材料自身结构的特点，颜色变化不明显，而当老化时间持续至180小时后，试样的断裂出现了分层的现象。在180℃老化温度下，超过了环氧树脂的马丁耐热温度，因此树脂基体与纤维增强体的结合能力下降，普遍出现了分层现象。同时，由于材料的分层，试样的断裂伸长率出现了较为显著的离散性。
　　 (4)150℃老化条件下树脂基大分子链的断裂不明显，而当老化时间持续至180小时后环氧树脂热分解的积累使材料的强度大幅下降。在180℃老化温度下，超过了TDE-86环氧树脂的马丁耐热温度，树脂的热分解稳步提高，因此不需要时间的积累，材料的强度就稳定下降。

目录

文摘

英文文摘

主要创新点

第一章 绪论

1.1 三维编织复合材料

1.2 高分子材料老化概述

1.3 课题的目的和主要意义

1.4 课题的主要研究内容

第二章 试验材料及数据

2.1 试验原料及试件制备

2.2 试验设备

2.3 试样的老化

2.4 拉伸试验及数据

第三章 不同老化条件对树脂基三维四向编织复合材料拉伸性能的影响

3.1 老化温度为150℃时三维四向编织复合材料拉伸性能变化

3.2 老化温度为180℃时三维四向编织复合材料拉伸性能变化

3.3 对比树脂基三维四向编织复合材料不同老化温度下的拉伸性能

3.4 本章小结

第四章 不同老化条件对树脂基层合复合材料拉伸性能的影响

4.1 老化温度为150℃时层合复合材料拉伸性能变化

4.2 老化温度为180℃时层合复合材料拉伸性能变化

4.3 对比树脂基层合复合材料不同老化温度下的拉仲性能

4.4 本章小节

第五章 不同老化条件对三维四向编织复合材料和层合复合材料拉伸性能影响的对比分析

5.1 外观及断裂形态

5.2 时间-载荷曲线

5.3 断裂强度

5.4 断裂伸长

5.5 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 试验结论

6.2 课题展望

参考文献

发表论文情况和参加科研情况说明、附录

致谢