碳纤维/环氧树脂复合材料层间剪切强度变化及储存寿命预测

摘要整理

为研究纤维增强复合材料在湿热环境中的耐久性，对复合材料层板进行了360天的湿热加速老化试验（70°C、RH70%；70°C、RH85%；85°C、RH70%；85°C、RH85%）和2年自然储存试验（广州）。测定了吸湿量和层间剪切强度，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）和场发射扫描电子显微镜（FSEM）研究了复合材料的湿热损伤机制。建立了双应力储存寿命预测模型及自然储存与湿热加速老化的等效关系。结果表明，吸湿速率、吸湿含量及对层间剪切强度的影响严重程度顺序为：85°C、RH85% > 70°C、RH85% > 85°C、RH70% > 70°C、RH70%。达到有效吸湿平衡的时间顺序相反。在有效吸湿平衡前，吸湿速率符合Fick定律，之后呈线性趋势。层间剪切强度随老化呈指数衰减，主要由树脂塑化和界面削弱引起。85°C、RH85%条件下13.4831天的湿热加速老化等效于广州1年的实际储存。按剪切强度下降至77%的失效准则，T700/环氧树脂在广州的储存寿命为14.4661年。

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