濕熱老化對環(huán)氧樹脂復(fù)合材料電學(xué)性能影響研究.pdf

1、本文研究了四種環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在濕熱老化過程中的老化機(jī)理和吸濕特性曲線，采用傅里葉變換紅外光譜和掃描電鏡分別分析了復(fù)合材料在濕熱老化過程中化學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)變化，研究了濕熱老化條件對環(huán)氧樹脂復(fù)合材料介電性能、電阻率、靜態(tài)力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能等的影響及其變化規(guī)律，采用阿倫尼斯模型對復(fù)合材料濕熱老化壽命進(jìn)行了預(yù)測。
　　 MeTHPA/E-51、MeTHPA/WHUT-170、改性胺/E-51和乙烯基酯3201體系四種環(huán)氧樹脂復(fù)合材

2、料體系在濕熱老化過程中的吸濕特性曲線研究結(jié)果表明，吸濕過程分為三個(gè)階段，分別為滿足Fick定律的第一階段；由鏈段松弛速率控制吸濕速率的第二階段；吸濕平衡的第三階段。其中改性胺/E-51體系與其他三種體系不同，在第三階段吸濕速率繼續(xù)上升。四種體系中MeTHPA/E-51體系在沸水中老化時(shí)第一階段的擴(kuò)散系數(shù)最小，其值為8.95×10-6m2/s，改性胺/E-51體系擴(kuò)散系數(shù)最大，為1.25×10-5 m2/s。隨著溫度的升高，鏈段松弛越快，

3、達(dá)到飽和濕含量的時(shí)間也越短。另外，當(dāng)濕度為75％時(shí)，復(fù)合材料的吸濕曲線背離Fick定律，吸濕曲線基本保持平衡。
　　 四種復(fù)合材料體系在濕熱老化過程中特征峰沒有發(fā)生明顯變化，也沒有新峰出現(xiàn)；濕熱老化前復(fù)合材料表面光滑平整，纖維/樹脂界面接觸良好；濕熱老化后，復(fù)合材料表面出現(xiàn)孔洞和裸露纖維，纖維/樹脂界面開裂，纖維表面光滑。復(fù)合材料在濕熱老化過程沒有發(fā)生化學(xué)變化，性能變化主要是由脫粘、界面熱應(yīng)力破壞等物理變化所引起。
　　

4、 在濕熱老化過程中，復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗均增加，但由于濕和熱同時(shí)作用，介電性能并不是一直增加，會(huì)出現(xiàn)一些起伏和緩慢增長的過程。隨著濕熱老化溫度的增加，復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗都增加；隨著濕度增加，材料的介電常數(shù)和介電損耗也相應(yīng)增加。當(dāng)電場頻率處于105Hz左右時(shí)，介電性能出現(xiàn)突變峰，表現(xiàn)為介電常數(shù)增加，介電損耗降低，隨著頻率繼續(xù)增加，介電常數(shù)下降，介電損耗增加。
　　 隨著復(fù)合材料內(nèi)部濕含量的增加，其電阻率大幅下降，

5、溫度和濕度對電阻率的影響也體現(xiàn)在材料吸濕性能上。同時(shí)，由于復(fù)合材料樹脂基體的極性不同，乙烯基酯樹脂由于自身親水性更大，表面電阻率變化更快，而體積電阻率由于受到自由基固化時(shí)“籠效應(yīng)”的影響，老化過程中間出現(xiàn)起伏變化。
　　 通過對四種復(fù)合材料在濕熱老化過程中強(qiáng)度和模量保留率的對比。結(jié)果表明，在沸水中老化144h后，MeTHPA/E-51復(fù)合材料的強(qiáng)度、模量保留率最大，分別為72％和79％；通過分析復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能隨老化時(shí)間的