CFRP复合材料板材的耐水酸碱性能研究

摘要

腐蚀环境下碳纤维增强环氧树脂(CFRP)复合材料的性能退化是影响材料与结构安全服役的关键.为获得CFRP板材在腐蚀溶液中的耐久性能，将CFRP板材浸泡在水、酸与碱溶液中长达150 d.通过水吸收、热力学测试与微观结构分析获得CFRP板材的长期性能演化.结果表明：树脂板与CFRP板材在水、酸与碱溶液中的水吸收行为类似.在酸溶液中，树脂板与CFRP板材均获得较高的水吸收量，这是因为酸溶液促进了树脂的松弛作用，为水分子的进一步侵入提供了更多的扩散空间.此外，树脂的水解作用降低了树脂板与CFRP板材水吸收量.长期的加速老化导致CFRP板材拉伸强度退化高达29.7%,玻璃化转变温度退化高达12.4%.CFRP板材拉伸强度的退化主要由树脂的塑化与水解、纤维与树脂界面的脱粘所导致.碱溶液加速纤维与树脂界面脱粘、树脂水解，这导致碱溶液浸泡下的CFRP板材拉伸强度退化远大于水与酸溶液，其纤维与树脂界面完整性最差，纤维表面没有树脂残留.CFRP板材玻璃化转变温度的退化主要受控于树脂的塑化.酸溶液下玻璃化转变温度的退化程度远大于水与碱溶液，这是因为酸溶液下CFRP板材拥有更高的吸水率，导致树脂发生更严重的塑化作用.

关键词

CFRP复合材料 / 腐蚀溶液 / 性能演化 / 树脂塑化与水解 / 界面脱粘