紫外老化对快速固化碳纤维增强环氧树脂基复合材料性能影响

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20220128.015

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (1): 98-103.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220128.015

紫外老化对快速固化碳纤维增强环氧树脂基复合材料性能影响

蒋诗才¹, 闫鸿琛^1*, 石峰晖¹, 李韶亮², 竹文坤³

1.航空工业制造院复合材料技术中心,北京101300;
2.空军驻北京地区第六军事代表室,北京101300;
3.西南科技大学,绵阳621010

收稿日期:2021-04-01 出版日期:2022-01-28 发布日期:2022-02-10
通讯作者: 闫鸿琛(1990-),男,硕士,工程师,主要从事树脂基复合材料和功能复合材料方面的研究,yan_hc@afoxmail.com。
作者简介:蒋诗才(1973-),男,博士,高级工程师,主要从事树脂基复合材料和功能复合材料方面的研究。

Research on the effects of ultraviolet aging on the properties of carbon fiber reinforced fast curing epoxy composites

JIANG Shi-cai¹, YAN Hong-chen^1*, SHI Feng-hui¹, LI Shao-liang², ZHU Wen-kun³

1. Center of Composite Technology, AVIC Manufacturing Technology Institute, Beijing 101300, China;
2. The Sixth Military Representative Office of the Air Force in Beijing, Beijing 101300, China;
3. Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China

Received:2021-04-01 Online:2022-01-28 Published:2022-02-10

摘要/Abstract

摘要： 本文将环氧树脂基碳纤维复合材料置于紫外灯光源下进行人工加速老化试验,用以探究长周期紫外老化对环氧树脂基复合材料力学性能的影响。系统测试了复合材料拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、表观形貌、红外光谱、X射线荧光光谱等材料性能的变化,对环氧树脂基碳纤维复合材料的紫外老化行为进行了研究。试验结果显示长周期紫外老化后复合材料力学性能出现不同程度的下降,复合材料表面出现孔洞;其红外光谱和XPS谱图表明环氧树脂基体中出现分子链断裂,发生氧化反应。研究结果表明长期紫外照射会破坏环氧树脂基体化学键,造成环氧树脂基体的裂解,破坏树脂/纤维界面,最终导致材料力学性能下降以及材料缺陷的产生。

关键词: 碳纤维复合材料, 紫外光, 老化, 力学性能

Abstract: In this paper, the effects of long-term ultraviolet aging on the mechanical properties of carbon fiber reinforced epoxy composites were investigated by artificial accelerated aging test under ultraviolet light source. The properties of the composites, including tensile strength, compression strength, bending strength, apparent morphology, infrared spectrum and XPS, were systematically tested. The results show that the mechanical properties of the composites decreased in different degrees and the surface of the composites appeared defects or holes after long-term ultraviolet aging. These experiments indicate that long-term ultraviolet irradiation will break the chemical bonds of epoxy resin matrix and cause partial degradation of epoxy resin matrix, which will destroy the resin/fiber interfaces and eventually lead to material defects and the deterioration of mechanical properties.

Key words: carbon fiber reinforced composite, ultraviolet, aging, mechanical property

中图分类号:

TB332

蒋诗才, 闫鸿琛, 石峰晖, 李韶亮, 竹文坤. 紫外老化对快速固化碳纤维增强环氧树脂基复合材料性能影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(1): 98-103.

JIANG Shi-cai, YAN Hong-chen, SHI Feng-hui, LI Shao-liang, ZHU Wen-kun. Research on the effects of ultraviolet aging on the properties of carbon fiber reinforced fast curing epoxy composites[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(1): 98-103.

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紫外老化对快速固化碳纤维增强环氧树脂基复合材料性能影响

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