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        中低溫固化環(huán)氧復(fù)合材料老化性能研究

        2022-10-20 12:05:36楊麗君華繼凡
        船電技術(shù) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:鹽霧環(huán)氧樹脂模量

        韓 霞,楊麗君,劉 靜,江 金,華繼凡

        應(yīng)用研究

        中低溫固化環(huán)氧復(fù)合材料老化性能研究

        韓 霞1, 2,楊麗君2,劉 靜1, 2,江 金1, 2,華繼凡1, 2

        (1. 武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所,武漢 430064;2. 湖北長海新能源科技有限公司,湖北黃岡 438011)

        本文采用中低溫固化環(huán)氧碳纖維預(yù)浸料,制備了LT-EP/CF復(fù)合材料平板,進(jìn)行了濕熱老化和鹽霧老化試驗,對老化后的力學(xué)性能進(jìn)行了測試。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):濕熱老化10個周期后,彎曲強度受界面性能影響更大,彎曲強度保留率為93.00%,拉伸強度主要靠纖維強度主宰,拉伸強度保留率為95.35%。濕熱老化經(jīng)30個周期后,強度和模量保留率仍≥85%,滿足大多數(shù)裝備的設(shè)計壽命。鹽霧老化后,試樣的破壞形式以層間破壞為主,主要破壞基體性能。鹽霧老化10 d后,彎曲強度保留率為90.08%,拉伸強度保留率為90.92%,強度下降相較于濕熱老化更嚴(yán)重。鹽霧老化30 d后,強度和模量保留率仍≥85%,滿足大多數(shù)裝備耐受腐蝕環(huán)境的要求。

        中溫固化環(huán)氧復(fù)合材料 濕熱老化 鹽霧老化

        0 引言

        隨碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料(Carbon fiber reinforced epoxy polymer,EP/CF)是以環(huán)氧樹脂為基體,碳纖維為增強體,采用先進(jìn)復(fù)合材料成型工藝制備而成的一系列高性能復(fù)合材料[1]。EP/CF復(fù)合材料作為先進(jìn)復(fù)合材料的一個最重要的分支,已廣泛應(yīng)用于制作飛機結(jié)構(gòu)件、軍工輕量化防護構(gòu)件。根據(jù)樹脂固化溫度不同,EP/CF復(fù)合材料的固化可分為中溫固化(50~130℃)和高溫固化(130℃以上),分別朝著兩個方向進(jìn)行改性,一是增韌;二是高耐熱性。

        中低溫固化體系的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料(LT- EP/CF)是由柔性環(huán)氧樹脂和特殊固化體系復(fù)配而成[2-3],相比于通用EP/CF復(fù)合材料,LT- EP/CF復(fù)合材料具有固化溫度低、內(nèi)應(yīng)力小、尺寸穩(wěn)定精度高、工藝操作性優(yōu)異、產(chǎn)品增韌效果明顯、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點[4, 5],擴寬了EP/CF復(fù)合材料的應(yīng)用時間和領(lǐng)域,在水下及海洋環(huán)境的大型裝備,如螺旋槳、導(dǎo)流罩、無人機、海上風(fēng)電葉片等的應(yīng)用[6,7],具有廣闊的發(fā)展空間。

        大量關(guān)于復(fù)合材料環(huán)境老化研究表明,濕和熱對復(fù)合材料的老化產(chǎn)生最主要的影響,直接影響其使用性能,在海洋環(huán)境溫度交替、高濕、高鹽霧等多環(huán)境因素的耦合作用下,復(fù)合材料的力學(xué)性能均會下降[8]。Dao等[9]研究了熱/濕老化對結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的影響,結(jié)果表明,濕度和溫度的協(xié)同作用對基體、界面等的影響顯著,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和儲能模量均隨老化時間而降低。但目前還未有一個完全有效的人工加速老化試驗方法來真實、準(zhǔn)確地模擬海洋自然環(huán)境各因素的作用[10,11]。

        LT-EP/CF復(fù)合材料作為一種先進(jìn)改性復(fù)合材料,應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大[12],還沒有對其加速老化行為及失效機制進(jìn)行系統(tǒng)研究。有必要針對典型服役環(huán)境,有針對性地開展模擬海洋環(huán)境的濕熱、浸泡、鹽霧等單因素實驗室環(huán)境試驗,積累LT-EP/CF復(fù)合材料實驗室環(huán)境試驗老化數(shù)據(jù),性能變化規(guī)律。

        1 試驗

        1.1 LT-EP/CF復(fù)合材料性能試驗

        材料:1)樹脂:所用樹脂為中低溫固化型環(huán)氧樹脂WP-B1261,惠柏新材料科技股份有限公司。2)纖維:T700-12K碳纖維,中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司。3)EP/CF預(yù)浸料:江蘇澳盛復(fù)合材料科技有限公司。

        試驗樣品:采用真空袋壓成型工藝,制備LT-EP/CF復(fù)合材料平板。結(jié)構(gòu)設(shè)計為均衡對稱層合板形式,成0/90°正交鋪設(shè),表面鋪設(shè)±45°共4層。LT-EP/CF復(fù)合材料平板厚度4 mm。試驗成型溫度控制:60℃固化2 h,90℃固化3 h,降溫2 h。

        試驗方法及試驗設(shè)備:按照GB/T 1447-2005和GB/T 1449-2005對LT-EP/CF復(fù)合材料試樣的拉伸性能和彎曲性能進(jìn)行測試。萬能電子試驗機:RGT-10A 型萬能電子試驗機。

        圖1 LT-EP/CF復(fù)合材料成型工藝及試樣

        1.2 耐海洋環(huán)境老化性能試驗

        試驗方法:按照GJB 150.9A-2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第9部分:濕熱試驗》和GJB 150.11A-2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第11部分:鹽霧試驗》對LT-EP/CF復(fù)合材料試樣進(jìn)行老化試驗。試樣經(jīng)老化試驗后每間隔5天進(jìn)行測試,按照GB/T 1447-2005和GB/T 1449-2005對LT-EP/CF復(fù)合材料試樣的拉伸性能和彎曲性能進(jìn)行測試。對老化10d的拉伸試樣進(jìn)行掃描電鏡,觀察斷面的纖維與基體界面情況。

        試驗設(shè)備:RGT-10A 型萬能電子試驗機,中機儀器有限公司。SH050A型濕熱試驗箱,重慶銀河試驗儀器有限公司。FQY-025 氣流式鹽霧老化試驗箱,上海試驗機廠有限公司。

        表1 環(huán)境試驗箱及試驗條件

        表2 濕熱循環(huán)試驗條件

        表3 鹽霧循環(huán)試驗條件

        2 結(jié)果及分析

        2.1 LT-EP/CF復(fù)合材料濕熱老化前后的力學(xué)性能

        LT-EP/CF復(fù)合材料經(jīng)濕熱試驗后,測試?yán)?、彎曲強度,測試結(jié)果列于表4。

        試驗以24 h為一個循環(huán)周期,最少進(jìn)行10個周期。一般10個周期足以展現(xiàn)濕熱環(huán)境對大多數(shù)裝備的潛在影響。如圖2和圖3所示,LT-EP/CF復(fù)合材料濕熱老化后,彎曲強度和拉伸強度在前10個周期較快速下降,后期性能下降速率明顯減慢,趨于平緩;拉伸模量受濕熱老化影響較小。濕熱老化10個周期后,彎曲強度保留率93.00%,拉伸強度保留率95.35%;濕熱老化經(jīng)30個周期后,彎曲強度保留率87.62%,拉伸強度保留率94.33%。濕熱老化10個周期后,彎曲模量保留率94.61%,拉伸模量保留率96.23%;濕熱老化30個周期后,彎曲模量保留率89.45%,拉伸模量保留率95.77%。濕熱老化經(jīng)30個周期后,強度和模量保留率仍≥85%,滿足大多數(shù)裝備的設(shè)計壽命。

        圖3 LT-EP/CF復(fù)合材料濕熱老化拉伸性能測試結(jié)果

        2.2 LT-EP/CF復(fù)合材料鹽霧老化前后的力學(xué)性能

        LT-EP/CF復(fù)合材料經(jīng)濕熱試驗后,測試?yán)?、彎曲強度,測試結(jié)果列于表5。

        圖2 LT-EP/CF復(fù)合材料濕熱老化彎曲性能測試結(jié)果

        表4 LT-EP/CF復(fù)合材料濕熱老化前后力學(xué)性能(MPa)

        本試驗推薦使用交替進(jìn)行的24 h噴鹽霧和24 h干燥兩種狀態(tài)共10 d(2個噴霧濕潤階段和2個干燥階段)的試驗程序。經(jīng)驗證明,這種交變方式和試驗時間,能提供比連續(xù)噴霧10 d更接近真實暴露情況的鹽霧試驗結(jié)果,并具有更大的潛在破壞性,因為在從濕潤狀態(tài)到干燥狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中,腐蝕速率更高。如圖4和圖5所示,LT-EP/CF復(fù)合材料經(jīng)鹽霧老化后,彎曲強度和拉伸強度在前10 d較快速下降,后期性能下降速率明顯減慢,趨于平緩;彎曲模量和拉伸模量受老化影響較小。鹽霧老化10 d后,彎曲強度保留率90.08%,拉伸強度保留率90.92%;鹽霧老化30 d后,彎曲強度保留率86.22%,拉伸強度保留率88.56%。鹽霧老化10d后,彎曲模量保留率104%,拉伸模量保留率98.28%;鹽霧老化30d后,彎曲模量保留率90.40%,拉伸模量保留率95.25%。鹽霧老化30 d后,強度和模量保留率仍≥85%,滿足大多數(shù)裝備耐受腐蝕環(huán)境的要求。

        表5 LT-EP/CF復(fù)合材料鹽霧老化前后力學(xué)性能

        圖4 LT-EP/CF復(fù)合材料鹽霧老化彎曲性能測試結(jié)果

        圖5 LT-EP/CF復(fù)合材料鹽霧老化拉伸性能測試結(jié)果

        2.3 LT-EP/CF復(fù)合材料老化機理分析

        濕熱老化初期,LT-EP/CF復(fù)合材料力學(xué)性能呈上升趨勢;第5~10個循環(huán)周期中力學(xué)性能快速降低;后期力學(xué)性能緩慢下降。濕熱老化初期,溫度和濕度對材料性能的影響主要有兩個方面:一方面,濕氣的滲透破壞了基體的化學(xué)鍵,當(dāng)纖維受力后,基體的傳遞載荷作用降低,復(fù)合材料強度下降;另一方面,高溫使材料中的樹脂固化程度增加,引起性能的提高,兩種作用的綜合結(jié)果是使材料力學(xué)性能出現(xiàn)起伏。濕熱老化中期,基體和界面性能逐漸下降,基體對纖維的包裹程度降低,復(fù)合材料強度下降,如圖6(a)所示。濕熱老化10個周期后,彎曲強度受界面性能影響更大,彎曲強度保留率為93.00%,拉伸強度主要靠纖維強度主宰,拉伸強度保留率為95.35%。濕熱老化后期,滲透率趨于平衡,性能下降速率明顯減緩。

        鹽霧老化對樹脂與纖維的界面強度影響不大,拉伸破壞后,纖維表面包裹大量的樹脂,如圖6(b)所示。鹽霧老化后,破壞形式以層間破壞為主,層間破壞面積較大于濕熱老化破壞面積,表明鹽霧老化主要破壞基體性能。鹽霧老化10 d后,彎曲強度保留率為90.08%,拉伸強度保留率為90.92%,強度下降相較于濕熱老化更嚴(yán)重。

        圖6 老化10d后拉伸破壞掃描電鏡圖

        3 結(jié)論

        本文采用中低溫固化環(huán)氧碳纖維預(yù)浸料,制備了LT-EP/CF復(fù)合材料平板,進(jìn)行了濕熱老化和鹽霧老化試驗,對老化后的彎曲強度、彎曲模量以及拉伸強度、拉伸模量進(jìn)行了測試,主要結(jié)論如下:

        1)濕熱老化10個周期后,彎曲強度受界面性能影響更大,彎曲強度保留率為93.00%,拉伸強度主要靠纖維強度主宰,拉伸強度保留率為95.35%。濕熱老化后期,滲透率趨于平衡,性能下降速率明顯減緩。濕熱老化30個周期后,彎曲模量保留率89.45%,拉伸模量保留率95.77%。濕熱老化經(jīng)30個周期后,強度和模量保留率仍≥85%,滿足大多數(shù)裝備的設(shè)計壽命。

        2)鹽霧老化后,試樣的破壞形式以層間破壞為主,主要破壞基體性能。鹽霧老化10 d后,彎曲強度保留率為90.08%,拉伸強度保留率為90.92%,強度下降相較于濕熱老化更嚴(yán)重。鹽霧老化30 d后,彎曲模量保留率90.40%,拉伸模量保留率95.25%。鹽霧老化30 d后,強度和模量保留率仍≥85%,滿足大多數(shù)裝備耐受腐蝕環(huán)境的要求。

        [1] 陳祥寶, 張寶艷, 邢麗英. 先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 中國材料進(jìn)展, 2009, 28(6): 2-12.

        [2] 劉寧, 包艷玲, 周偉江, 等. 固化劑的混合對低溫固化環(huán)氧樹脂體系耐熱性的影響[J]. 合成材料老化與應(yīng)用, 2017, 46(5): 10-13, 27.

        [3] 趙粉娟, 郭秀生, 于德梅, 等. 樹狀大分子聚酰胺-胺固化環(huán)氧樹脂性能研究[J]. 工程塑料應(yīng)用, 2009(12): 4.

        [4] Budzik M K, Mascaro B, Jume J, et al. Monitoring of crosslinking of a DGEBA-PAMAM adhesive in composite/aluminium bonded joint using mechanical and ultra-sound techniques[J]. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2012, 35(6): 120-128.

        [5] 張書亭, 王智, 趙貴哲, 等. 中低溫固化高性能環(huán)氧樹脂TGDDM體系性能研究[J]. 工程塑料應(yīng)用, 2015, 43(3): 40-44.

        [6] 李俊燕(編譯), 張承雙(編譯), 馬澤民(編譯). 航天復(fù)合材料用低溫固化改性環(huán)氧樹脂體系的研究[J]. 網(wǎng)絡(luò)聚合物材料通訊, 2007, 6(3): 5.

        [7] 凌輝, 周宇, 尚呈元, 等. 非熱壓罐預(yù)浸料成型技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 宇航材料工藝, 2019, 49(5): 6-11.

        [8] 高坤, 史漢橋, 孫寶崗, 等. 濕熱老化對玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能的影響[J]. 復(fù)合材料學(xué)報, 2016(6): 1147-1152.

        [9] Dao B, Hodgkin J, Krstina J, et al. Accelerated aging versus realistic aging in aerospace composite materials V. The effects of hot /wet aging in a structural epoxy composite[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2010, 115: 901-910.

        [10] LEE E, BUECHER D, JANG S, et al. The characterization of discontinuous carbon fiber mat reinforced epoxy composite materials[J]. Advanced Materials Research, 2015, 1110: 77-81.

        [11] 王登霞, 孫巖, 謝可勇, 等. 碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料模擬海洋環(huán)境長期老化及失效行為[J]. 復(fù)合材料學(xué)報, 2022, 39(3): 10.

        [12] 唐天姿, 劉寧, 郭亞林. 中低溫固化環(huán)氧復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 2021.

        Aging performance of medium-low temperature curing epoxy composites

        Han Xia1,2, Yang Lijun2, Liu Jing1,2, Jiang Jin1,2, Hua Jifang1,2

        (1. Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China; 2. Hubei Greatsea New Power Technology Co., Ltd., Huanggang 438011, China)

        TB33

        A

        1003-4862(2022)10-0159-03

        2022-07-28

        韓霞(1994-),女,工程師。研究方向:新材料應(yīng)用。E-mail: 13517278659@163.com

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