乙烯基酯樹脂的環(huán)境老化及其碳纖維復(fù)合材料的電化學(xué)腐蝕行為研究.pdf

1、本論文研究了實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境(濕熱、酸、堿、鹽)下，乙烯基酯樹脂(VE)澆注體的環(huán)境老化行為，測(cè)定了澆注體在65℃和95℃蒸餾水、3％NaCl水溶液、5％H2SO4水溶液和10％NaOH水溶液中的吸濕特性，分析了環(huán)境因素對(duì)其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響以及該樹脂澆注體在不同介質(zhì)中的老化機(jī)理，同時(shí)，也研究了在65℃3％NaCl水溶液中的碳纖維/乙烯基酯樹脂(CF/VE)復(fù)合材料的電化學(xué)腐蝕行為，分析了復(fù)合材料本身的電化學(xué)特性以及與金屬偶合對(duì)其腐

2、蝕行為產(chǎn)生的影響。本論文旨在為抽油桿CF/VE復(fù)合材料的環(huán)境耐用性評(píng)價(jià)提供有關(guān)基體老化以及復(fù)合材料電化學(xué)腐蝕方面的有效數(shù)據(jù)。 通過吸濕率確定了VE樹脂澆注體在不同介質(zhì)中的吸濕特性。結(jié)果表明，在蒸餾水、3％NaCl水溶液和5％H2SO4水溶液中，VE樹脂澆注體的吸濕符合菲克(Fick)第二定律。而在10％NaOH水溶液中，浸泡后期出現(xiàn)了澆注體的吸濕率隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)而單調(diào)增加的現(xiàn)象。另外，升高溫度加快了水在澆注體中的擴(kuò)散速度，增大

3、了平衡含濕率。 通過動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析(DMTA)考察了環(huán)境條件對(duì)VE樹脂澆注體的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，VE樹脂澆注體的力學(xué)損耗(tanδ)隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，且溫度越高影響越大；65℃介質(zhì)中澆注體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)下降趨勢(shì)與吸濕率的增加趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)，95℃介質(zhì)中出現(xiàn)雙峰現(xiàn)象，是由于樹脂固化的不均勻結(jié)構(gòu)所致。 采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)定VE樹脂澆注體的彎曲性能，考察環(huán)境條件對(duì)澆注體宏觀力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，環(huán)

4、境條件引起了VE澆注體彎曲強(qiáng)度和彎曲模量的下降，且溫度越高，下降越明顯。通過以上測(cè)試手段表明，VE樹脂澆注體在蒸餾水、3％NaCl水溶液、5％H2SO4水溶液中的老化機(jī)理主要是水分子進(jìn)入大分子鏈間，產(chǎn)生的塑化作用。而在10％NaOH水溶液中，除了上述水分子的破壞作用外，VE樹脂澆注體的水解也對(duì)樹脂澆注體的性能下降起到一定促進(jìn)作用，而小分子水解產(chǎn)物的析出又對(duì)其性能下降有一定緩解作用。關(guān)于CF/VE復(fù)合材料的開路電位測(cè)試表明其自腐蝕電位較高