通过硅纳米线和水性聚氨酯纤维表面改性提高玄武岩纤维/环氧复合材料的力学性能和高温高压腐蚀抗性

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玄武岩纤维增强聚合物复合材料（BFRP）具有重要的工业应用价值，但其在油气田等极端环境下的腐蚀问题仍需解决。本研究调查了高温高压H₂S/CO₂环境（模拟酸性油气田条件）对玄武岩纤维（BF）及其复合材料的力学性能和腐蚀行为的影响。通过在BF表面原位生长硅纳米线（SiNWs），并与水性聚氨酯（WPU）协同复合，实现了纤维的双重改性。与未改性BF/环氧树脂（EP）相比，BF-SiNW-WPU/EP复合材料的弯曲模量、弯曲强度和层间剪切强度（ILSS）分别提高了13.2%、23.7%和16.5%。在H₂S/CO₂混合气体暴露72 h后，BF/EP的弯曲模量、弯曲强度和ILSS分别下降29.6%、37.5%和17.4%，而BF-SiNW-WPU/EP仅分别下降20.7%、24.6%和8.3%，表明改性材料的抗腐蚀性能显著提升。研究还发现，H₂S/CO₂混合气体的腐蚀作用比单一气体更严重，其中H₂S引起的性能衰减大于CO₂。本研究为提高玄武岩纤维增强聚合物在油气田应用中的耐久性提供了重要参考。

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