玄武岩纤维和玻纤增强聚氨酯-环氧复合材料的热学和力学性能分析

摘要整理

本研究探讨了纤维增强聚合物（FRP）复合材料在宽温度范围内的拉伸和弯曲性能，重点关注以环氧树脂和聚氨酯为基体、玻纤（GFRP）和玄武岩纤维（BFRP）为增强体的复合材料。在−25°C至400°C温度范围内进行了全面的实验研究，评估了这些材料的力学性能和失效机制。结果表明，环氧树脂基复合材料相比聚氨酯基体系表现出更优异的热稳定性。在所有测试材料中，环氧玄武岩纤维增强复合材料（E-BFRP）性能最佳，在400°C时仍保持61%的拉伸强度和79.4%的弯曲应力。环氧玻纤增强复合材料（E-GFRP）表现出中等热阻性能，而聚氨酯基复合材料（特别是PGFRP-K）在高温下出现显著的力学性能衰减，拉伸强度下降超过72%，弯曲应力损失超过70%。亚零温度对力学性能影响可忽略不计，但超过250°C的温度导致树脂分解、纤维拔出和纤维-基体界面粘结减弱，扫描电子显微镜（SEM）观察证实了这一点。研究结果强调了材料选择和基体优化对高温环境下FRP复合材料应用的重要性，为先进结构材料设计提供了有价值的参考。

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