濕熱環(huán)境下GF-UPR性能演變研究及壽命預(yù)測.pdf

1、玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料(GF/UPR)以其輕質(zhì)高強、比模量高、耐候性能優(yōu)異、可設(shè)計性強、價格低廉等各種優(yōu)異性能，在航天、航空、橋梁、建筑、運輸、管道等各工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著成本的不斷下降，玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料在城市二級供暖管道領(lǐng)域的應(yīng)用也快速擴大。供暖管道的使用環(huán)境為高溫、恒濕，這就對管道在濕熱條件下的各項性能及使用壽命提出了較高的要求。本課題通過納米二氧化硅(SiO2)改性不飽和聚酯樹脂的方法改善樹脂基體及

2、其玻璃纖維增強復(fù)合材料在濕熱環(huán)境下的各項性能，并通過實驗與計算相結(jié)合的方法研究復(fù)合材料在濕熱環(huán)境下的性能演變與壽命預(yù)測。
　　鑒于SiO2與不飽和聚酯樹脂間較差的界面連接性能，本文通過控制工藝手段與條件將硅烷偶聯(lián)劑 KH570接枝到納米 SiO2粒子上，傅里葉紅外光譜(FTIR)的測試結(jié)果都證明了硅烷偶聯(lián)劑成功接枝到了納米二氧化硅粒子表面。KH570偶聯(lián)劑的改性不僅能夠改善SiO2粒子在樹脂中的分散性，同時為粒子與樹脂基體提供了良

3、好的交聯(lián)點。SiO2納米粒子的添加量對不飽和聚酯樹脂的性能也有顯著的影響。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，粒子濃度的增加能夠提高樹脂基體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與力學(xué)性能。當(dāng)?shù)竭_一定濃度后，粒子濃度的增加反而引起玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和力學(xué)性能的下降，這主要是由納米粒子分散不均造成的。對于偶聯(lián)劑改性的SiO2粒子的添加量為6％時，此時玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高了12℃，力學(xué)性能也有顯著提高。
　　根據(jù)纏繞工藝制備不同樹脂配方的玻璃鋼板材并切割成相應(yīng)的試樣，在不同

4、溫度條件下進行濕熱老化試驗。試驗結(jié)果表明，試驗溫度影響材料到達飽和吸濕的時間，但材料在吸濕開始階段均滿足菲克定律，后期則逐漸偏離了菲克定律。這可能是因為水與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所致。拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、層間剪切強度均有不同程度的衰減，且衰減程度隨溫度的升高而增大。在85℃時，達到飽和吸濕后，剪切強度的衰減值達到了37.88%，彎曲強度衰減率為30.23%，拉伸強度的衰減值則為30%。利用掃描電子顯微鏡對力學(xué)性能測試后的試樣進行觀察