紫外-冷凝老化对碳纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

目的 研究碳纤维/环氧树脂基复合材料在紫外光和冷凝环境条件下的老化特征及性能变化。方法 采用紫外-冷凝交替的加速试验对3233/CF3011/52复合材料进行加速老化研究,借助力学试验机、扫描电镜(SEM)、DMA等技术手段,观测研究老化前后复合材料的力学性能、微观形貌、玻璃化转化温度等变化。结果 随着老化时间的延长,3233/CF3011/52复合材料表面发黄,局部纤维裸露更加明显,弯曲强度呈下降趋势,且老化83 d后,弯曲强度下降约50%,基体树脂的纳米压痕深度有所增大。复合材料的储能模量下降了约1 GPa,内耗增大,玻璃化转变温度随老化时间呈先增大、后降低的趋势。结论 3233/CF3011/52复合材料的弯曲强度随老化时间的延长而下降,并且断口形貌中纤维拔出痕迹更加明显,表明紫外-冷凝交替作用对复合材料的纤维/树脂界面产生了一定程度破坏。老化前期,紫外辐射能量使树脂基体继续交联,一定程度上提高了复合材料的玻璃化转变温度,而老化过程中水分子对树脂的增塑作用,以及光老化降解使得基体树脂硬度下降,材料的玻璃化转变温度降低。