碳纤维/不饱和聚酯树脂复合材料湿热老化行为研究

摘要

分别采用吸湿称重法、静态力学性能测试、红外光谱分析、扫描电子显微镜、极化曲线、电化学阻抗谱等手段研究了碳纤维/不饱和树脂复合材料在不同介质条件下的吸湿特性，结构变化及老化失效行为。（1）研究了碳纤维/不饱和树脂复合材料在不同介质下的吸湿率，比较了其吸湿特性。结果表明，在蒸馏水、NaCl溶液和H2SO4溶液中，碳纤维/不饱和树脂复合材料的吸湿基本符合菲克（Fick）第二定律；而在NaOH溶液中的吸湿则不符合；另外，升高温度加快了水在复合材料中的扩散速度。对介质老化材料进行红外光谱分析。结果表明，不饱和树脂基体在NaOH中发生不可逆的分解反应，材料化学腐蚀剧烈。在H2SO4发生可逆反应，腐蚀状况低于NaOH。材料腐蚀导致结构破坏，这是造成吸湿严重的原因之一，从而对力学性能造成影响。（2）分别采用吸湿率测定方法和电化学阻抗谱（EIS）测定方法研究了水在材料中扩散行为，并结合表面形貌观察和红外光谱分析等手段研究了不饱和聚酯树脂在湿热环境中的稳定性。结果表明，不饱和聚酯树脂在浸泡初期的M-t1/2和logC-t1/2曲线均呈线性关系，结果揭示了用电化学阻抗谱（EIS）测试方法来求解得到的水在不饱和聚酯树脂中的表观扩散系数值与吸湿率测定方法得出的基本一致；EIS的电阻值和特征频率值的变化可以应用于不饱和聚酯树脂湿热稳定性的快速评价；表面形貌观察和红外光谱分析表明不饱和聚酯树在45℃蒸馏水及5% NaCl溶液中中浸泡后其表面及内部均产生裂纹并出现碎裂的现象，在蒸馏水中破坏较5%Nacl溶液中严重，树脂结构的破坏以物理破坏为主，树脂的水解反应次之。

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第一章绪论

第二章实验部分

2.1实验原料

2.2实验设备

2.3老化条件

2.4实验方法

2.4.1碳纤维／不饱和聚酯树脂复合材料试样的制备

2.4.2不饱和聚酯树脂材料的制备

2.4.3吸湿率测定

2.4.4弯曲强度保留率测试

2.4.5电化学阻抗谱测试

2.4.6红外光谱分析

2.4.7 SEM观察表面及断口形貌

第三章碳纤维／不饱和聚酯树脂复合材料的湿热老化行为研究

3.1碳纤维／不饱和聚酯树脂复合材料的吸湿特性

3.2碳纤维／不饱和聚酯树脂复合材料介质老化后的弯曲强度保留率

3.3 SEM观察表面及断口形貌

3.4分析与讨论

3.4.1复合材料在不同介质中的水扩散动力学研究

3.4.2红外光谱分析图

3.5小结

第四章碳纤维／不饱和聚酯树脂复合材料的电化学研究

4.1不饱和聚酯的电化学研究

4.1.1树脂吸湿率与电容值之间的关系

4.1.2吸湿法研究不饱和聚酯树脂的吸湿行为

4.1.3 EIS法研究不饱和聚酯树脂的吸湿行为

4.1.4 EIS快速评价电化学特征参数与微观缺陷的关系

4.1.5红外谱图分析

4.1.6形貌观察

4.1.7小结

4.2碳纤维／不饱和聚酯树脂复合材料的电化学研究

4.2.1碳纤维／不饱和聚酯树脂复合材料的极化曲线

4.2.2碳纤维／不饱和聚酯树脂复合材料的EIS研究

4.2.3 SEM形貌观察

4.2.4小结

第五章结论

参考文献

致谢

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