水或碱溶液浸泡对碳纤维增强乙烯基酯拉挤板材性能的影响

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1、工学硕士学位论文水或碱溶液浸泡对碳纤维增强乙烯基酯拉挤板材性能的影响EFFECTOFWATERORALKALISOLUTIONIMMERSIONONPULTRUDEDCARBONFIBERREINFORCEDVINYLESTERPLATES苗玉飞哈尔滨工业大学2015年7月``国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文水或碱溶液浸泡对碳纤维增强乙烯基酯拉挤板材性能的影响硕士研究生：苗玉飞导师：咸贵军教授申请学位：工学硕士学科：结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学``Classifie

2、dIndex:TB332U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTOFWATERORALKALISOLUTIONIMMERSIONONPULTRUDEDCARBONFIBERREINFORCEDVINYLESTERPLATESCandidate：YufeiMiaoSupervisor：Prof.GuijunXianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCiv

3、ilEngineeringstDateofDefense：July1,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology``哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，碳纤维增强高分子（CFRP）复合材料被广泛应用于土木工程结构的加固、修复或新建结构，由于在土木工程中环境复杂、结构服役寿命长，CFRP复合材料的耐久性能问题逐渐凸显，特别是在潮湿或碱性环境（如混凝土内部环境）下，CFRP复合材料的长期性能演化关系到FRP增强结长期服役的安全性。乙烯基酯树脂具有优异的耐水、耐化学腐蚀等特性，且由于粘度低，加工性能优

4、于环氧树脂。因此，本文采用升温加速试验方法，研究乙烯基酯树脂与碳纤维增强乙烯基酯拉挤板材在水或强碱溶液浸泡条件下的性能演化及退化机理,该研究将促进高耐久性能CFRP复合材料的开发及其土木工程结构的应用。乙烯基酯树脂在固化过程中产生较大收缩；浸泡于水或强碱溶液其吸水符合两阶段水吸收行为；吸水导致树脂发生溶胀，在水浸泡下其溶胀应变远小于收缩应变，而碱液浸泡下溶胀应变大于收缩应变；树脂吸水后塑化明显，树脂酯键在水或强碱浸泡条件下发生水解，且强碱浸泡会加速树脂的水解反应；水、碱液浸泡使乙烯基酯树脂的力学性能发生退化，且碱液浸泡下树脂力学性能的破坏较水浸泡下的更为严重。乙烯基酯CFRP拉挤

5、板材在水、碱液浸泡过程中的吸水也符合两阶段水吸收行为；树脂基体和碳纤维-树脂粘结界面吸收水分，且界面的吸水乙烯基酯CFRP起主要作用。短梁剪切强度和面内剪切强度结果表明，水或强碱溶液浸泡导致碳纤维-树脂的界面粘结性能发生不可逆退化，且碱加速界面粘结性能的退化。动态热力学性能测试结果和扫描电镜结果验证了界面粘结性能的退化。水、碱液浸泡使乙烯基酯CFRP拉挤板材的力学性能发生退化，且碱液浸泡加速树脂力学性能的退化，在浸泡后期抗拉强度和抗拉模量都趋于稳定值；在试验初期乙烯基酯CFRP拉挤板材抗拉强度由基体模量变化和界面变化共同决定，之后随着基体吸水达到稳定乙烯基酯CFRP拉挤板材内外模

6、量差值不断减小，界面剪力同时随之减小，乙烯基酯CFRP拉挤板材抗拉强度将由受拉时纤维应力的均匀程度决定。VE具有优异的耐水、耐碱性能，但乙烯基酯CFRP拉挤板材的界面性能在水或碱浸泡下却快速退化，而其拉伸性能影响较小，为提高乙烯基酯CFRP板材的耐水或强碱溶液浸泡性能，需要着重研究如何提高碳纤维与乙烯基酯界面粘结性能，如开发适合乙烯基酯的碳纤维表面上浆处理剂。关键词：升温加速老化；乙烯基酯树脂；CFRP拉挤板材；水或碱液浸泡；短梁剪切；面内剪切；界面破坏；抗拉强度-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractRecently,carbonfiber-reinforcedpo

7、lymer(CFRP)compositesarewidelyusedforreinforcingstructures,repairingornewconstruction,butduetothecomplexenvironmentandlongservicelifeofthestructuresinthefieldofcivilengineering,issuesofthedurabilityofFRPcompositesareincreasinglyprominent.Espe