树脂基三维四向编织复合材料热老化后弯曲性能的研究
三维编织复合材料具有高的比强度、比刚度、良好的抗冲击性能、高的损容限、优异的整体受力性能以及材料结构可设计性等优点，被广泛用来制造航空航天各种结构的主要承载构件。飞行器在飞行过程中，有些部件的表面温度很高，而且作为结构件在使用中多数会遭遇弯曲荷载作用，因而采用的复合材料必须具有长期的耐高温老化后的弯曲性能。本课题正是基于这一事实，主要研究了不同老化温度和不同老化时间对树脂基三维四向编织复合材料弯曲性能的影响规律。并比较了在同样试验条件下三维四向编织复合材料和层合复合材料弯曲性能，从而分析不同增强体结构对树脂基复合材料弯曲性能的影响。
以基体树脂Tg=120℃为分界点选取了四个老化温度(90℃＜Tg，120℃=Tg，150℃、180℃＞Tg)对环氧基树脂及其复合材料做持续13天的热空气老化实验，得到如下结论:
(1)红外光谱(IR)分析结果表明，在90℃下，环氧基树脂只发生物理老化;在120℃时，老化前期只有物理老化，随着时间的延长，发生部分化学老化，在高于120℃时，化学老化加剧。
(2)在不同的老化温度下，材料的质量保留率都呈指数规律下降，老化温度越高，下降速率加快，并在180℃时出现了急剧下降。
(3)对两种复合材料的玻璃化转变温度(Tg)进行了分析，发现在不大于120℃的温度下进行老化时，复合材料的Tg呈指数规律上升;在高于120℃时，复合材料的Tg在一天的老化时间内迅速上升，但随着老化时间的延长上升速率减缓。
(4)采用光学显微镜对未老化和老化后复合材料的弯曲断裂面进行了观测，发现材料破坏都是从受压面开始的。
(5)采用SEM对两种复合材料剖面进行观察，发现热老化后纤维之间有缝隙产生，纤维表面粘附的树脂减少，树脂碎片从纤维表面脱落，复合材料界面脱粘且出现纤维拔出的现象，且随着老化温度的升高界面破坏越来越严重。
(6)静态力学性能测试结果表明:在所有温度下老化时，材料的弯曲强度都呈指数规律下降，且温度越高强度下降越明显，在不高于150℃下老化，三维四向编织复合材料的弯曲强度保留率高于层合复合材料，但在180℃出现了反常，三维四向编织复合材料的弯曲强度保留率低于层合复合材料。
三维四向编织复合材料;层合复合材料;热空气老化;弯曲性能
天津工业大学
硕士
纺织工程
李嘉禄
2012
中文
TS184.11
108
2013-06-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）