纖維及其復(fù)合材料老化機理研究進展

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1、５４李樹娟等纖維及其復(fù)合材料老化機理研究進展纖維及其復(fù)合材料老化機理研究進展李樹娟，鐘煥榮，李智，于亮（廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州５１０６６５）摘要：對于纖維及其復(fù)合材料而言，潮濕、遇熱、光照等環(huán)境條件對其力學(xué)性能的影響明顯，會導(dǎo)致其強度和剛度下降。本文闡述了國內(nèi)外纖維及其復(fù)合材料的人工氣候老化、熱氧老化、光氧老化、濕熱老化、臭氧老化等方面研究現(xiàn)狀，提出了纖維及其復(fù)合材料老化的一些主要機理。在探討了一些新研究手段的發(fā)展和取得的成果的基礎(chǔ)上，進而展望了纖維及其復(fù)合材料老化研究存在的不足，并提出纖維及其復(fù)合材料老化研究的趨勢。關(guān)鍵詞

2、：纖維及其復(fù)合材料，老化，力學(xué)性能中圖分類號：ＴＱ３１AReviewonAgingMechanismsofFiberandFiberReinforcedCompositesＬＩＳｈｕ-ｊｕａｎ，ＺＨＯＮＧＨｕａｎ-ｒｏｎｇ，ＬＩＺｈｉ，ＹＵＬｉａｎｇ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ暢Ｌｔｄ暢ｏｆＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６６５，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｓｕｃｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓａｓｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ，ｈｅａｔａｎｄＵＶｈａｖ

3、ｅａｎｅｇａｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｉｂｅｒａｎｄｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅｉｒｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｄｅｃｌｉｎｅｄ暢Ｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｃｌｉｍａｔｅａｇｉｎｇ，ｔｈｅｒｍａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎａｇｉｎｇ，ｐｈｏｔｏｏｘｉｄａｔｉｏｎａｇｉｎｇ，ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌａｇｉｎｇａｎｄｏｚｏｎｅａｇｉｎｇｏｆｆｉｂｅｒａｎｄｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒ

4、ｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎａｇｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ暢Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅａｇｉｎｇｏｆｆｉｂｅｒａｎｄｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ暢Keywords：ｆｉｂｅｒ，ａｇｉｎｇ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ纖維及其復(fù)合材料作為重要的高分子材料之導(dǎo)致纖維及其復(fù)合材料老化的因素主要有內(nèi)一，與國民經(jīng)濟及現(xiàn)代生活息息相關(guān)，是農(nóng)業(yè)、工因和外因兩個方面，內(nèi)因主要是指材料的組成、鏈

5、業(yè)、交通運輸、電子電器、軍工等行業(yè)必不可少的重結(jié)構(gòu)以及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，外因是指使用環(huán)［１］要材料。盡管纖維及其復(fù)合材料因普遍具有許境，其中以光、熱、濕、氧等因素對材料影響顯著。多金屬和無機材料所無法取代的優(yōu)點而獲得迅速纖維及其復(fù)合材料老化通常是在內(nèi)因和外因相互的發(fā)展，但目前業(yè)已大規(guī)模生產(chǎn)的纖維及其復(fù)合材作用下的復(fù)雜過程。料還存在著機械強度和剛性差、耐熱性低等缺點。而各行業(yè)對纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用則要求有高１國內(nèi)外研究熱點的比強度和比剛度、優(yōu)良的耐高低溫性能以及耐老目前，針對纖維及其復(fù)合材料的老化問題，國化和耐腐蝕性。然而，纖維及其復(fù)合

6、材料在使用條內(nèi)外研究較為廣泛的有人工氣候老化、熱氧老化、件中，因各種外界因素，使得纖維及其復(fù)合材料的光氧老化、濕熱老化、臭氧老化。內(nèi)部連接產(chǎn)生疲勞，分子長鏈斷裂破壞而產(chǎn)生老化１暢１人工氣候老化現(xiàn)象。２００３年，美國一名身穿ＰＢＯ纖維及其復(fù)合材料制成的防彈衣的警察中彈身亡，后調(diào)查主要原因是人工氣候老化是指在實驗室模擬戶外氣候條ＰＢＯ纖維及其復(fù)合材料在遇熱、光照和潮濕環(huán)境下的件進行加速老化試驗，主要模擬材料使用的外部環(huán)［２］性能下降速度比原來預(yù)想要快。纖維及其復(fù)合材境，如用氙燈模擬自然光。自然光中的紫外光會引料的老化對材料的性能影響具有舉足輕

7、重的作用。起樹脂基體中大分子鏈部分降解，是造成聚合物老收稿日期：２０１３－０７－０９２０１３年第４２卷第６期合成材料老化與應(yīng)用５５［３］化失效的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)，隨老化時間的延或烘箱內(nèi)，通過其靜態(tài)／動態(tài)力學(xué)性能等的變化來表長，基體與纖維及其復(fù)合材料基體界面發(fā)生降解，征熱氧化條件對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響，研究熱導(dǎo)致復(fù)合材料的橫向抗拉強度最多下降３４暢８％，層氧老化機理。熱氧老化過程受到諸如氧、熱和雜質(zhì)等間抗剪強度最多下降１８暢２％。氙燈照射會導(dǎo)致材許多因素的影響，使老化的行為和機理極為復(fù)雜。目料表面的環(huán)氧樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使部分分子發(fā)生

8、前認(rèn)為熱氧老化的機理是自由基反應(yīng)，包括鏈引發(fā)、鏈斷裂或交聯(lián)，而在表面產(chǎn)生微裂紋、龜裂以及纖鏈增長、鏈終止三個階段，是一個自動氧化反應(yīng)過程。維及其復(fù)合材料裸露。首先，加工過程中的高溫和高剪切力或