乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为.pdf

第22卷第5期高分子材料科学与工程Vol.22,No.5
2006年9月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGSept.2006

乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为X

周同悦1,于运花1,陈伟明1,王莉莉1,2,杨小平1
(1.北京化工大学炭纤维及复合材料研究所,北京100029;2.北京玻璃钢研究设计院,北京102101)

摘要:结合乙烯基酯树脂(VE)浇注体在65℃和95℃蒸馏水中的湿热老化行为,对其炭纤维复合材料
(CFöVE)的吸湿性、静态和动态力学性能进行了对比分析。结果表明,根据VE浇注体的吸湿特性,可将
其复合材料的吸湿过程划分为基体吸湿为主和界面吸湿为主的两阶段;VE浇注体与其复合材料的弯曲
强度的下降趋势一致,均与吸湿率的增加趋势相对应,但VE浇注体的弯曲模量下降较复合材料明显;

VE浇注体及其复合材料玻璃化转变温度(Tg)的变化均随时间的延长而降低,并随吸湿达饱和而保持
在一定值,但两者内耗峰的变化趋势刚好相反。

关键词:乙烯基酯树脂;炭纤维复合材料;湿热;老化
中图分类号:TQ342+74文献标识码:A文章编号:100027555(2006)0520166204

乙烯基酯树脂(VE)以其优良的力学性能、炭纤维:AS24C(12K),美国HEXCEL公
较高耐热性、耐腐蚀性以及快速固化等特点而司生产;乙烯基酯树脂:HETRON922,苯乙烯
被广泛用作复合材料的基体材料[1],其炭纤维质量分数为45%,美国亚什兰公司生产;叔丁基
拉挤复合材料(CFöVE)以其优异的力学性能过氧化苯甲酸酯(Tc):10h半衰期温度为105
和耐化学腐蚀性能已成功用作石油开采用的连℃,天津阿克苏诺贝尔过氧化物公司生产;过氧
续抽油杆[2]。该抽油杆在服役过程中,长期处于化甲乙酮:浙江黄岩化学厂生产。
大量地层水及原油的湿热浸泡中,材料的使用本实验所用的CFöVE拉挤复合材料按照
寿命势必会受到影响,因此有必要对CFöVE拉文献[6]中的拉挤工艺流程制备,炭纤维体积分
挤复合材料进行湿热老化行为研究。目前已有数为60%。所用VE浇注体采用模压成型方法,
这方面的一些研究[3～5],但尚缺乏与树脂基体按照80℃ö1h+120℃ö2h+150℃ö1h的固
相结合的系统分析。由于基体树脂的性能对其化方案加压固化,复合材料和浇注体的基本性
复合材料的耐用性影响很大,因此对VE树脂能见Tab.1。
体系耐老化性能的研究同样具有重要意义。
Tab.1PropertiesofVEandCFöVEcompos-
本文研究了VE树脂浇注体及其炭纤维复ite

合材料在两种不同温度蒸馏水中的湿热老化行SamplesFlexuralFlexuralILSSTg
strengthmodulus(MPa)(℃)
为,分析了其吸湿率和静态、动态力学性能随浸
(MPa)(MPa)
泡时间的变化,旨在结合树脂基体的老化行为,VE162.43283141.6
探讨复合材料的湿热老化机理为该复合材料CFöVE
,17331.332×10567.1132.3
长期耐用性评价提供基础数据。composite
1.2测试方法及仪器
1实验部分
浇注体和复合材料吸湿率的测定:将浇注
1.1原料及样条制备

X收稿日期:2005207219;修订日期:2005210214
基金项目:国家863项目资助(2001AA335030,2004AA33G140);中石化2003年度重点项目(P03066)
联系人:于运花,主要从事炭纤维树脂基复合材料方面的研究,E2mail:[e-mail]
第5期于运花等乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为:167

体和复合材料样条干燥至恒量,分别全浸于65浇注体和复合材料的弯曲性能分别按照
℃和95℃蒸馏水中,间隔一定时间取出,称取GB2570-81和GBö3356-1995,在INSTRO2

质量,按下式计算其吸湿率Mt1121型万能材料试验机上测得;动态力学热分

Mt=(Wt-Wi)öWi析采用美国流变公司生产的DMTAÍ型动态

式中:Wi——浸泡前样条的质量;Wt——浸泡力学热分析仪,频率1Hz,升温速率为5℃ö
一定时间后样条的质量。min。

Fig.1MoistureabsorptioncurvesofVE(■)andCFöVEcomposite(▲)
Tab.2MoistureparametersofVEandCFöVEcomposite
SamplesMoistureabsorptionvelocityDiffusioncoefficientDEquilibriummoisture
constant(K)(s-1ö2)(mm2