玻璃纤维增强复合材料人工加速老化研究.pdf

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1、62工程塑料应用2010年，第38卷，第3期玻璃纤维增强复合材料人工加速老化研究刘亚平李晖张霞李树虎张录平(中国兵器工业集团第五三研究所，济南250031)摘要对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)进行了热空气老化、光加速老化试验，研究了GFRP的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等随老化时间、老化温度等的变化情况。结果表明，GFRP具有优异的耐热老化和耐光老化性能。关键词玻璃纤维增强复合材料老化力学性能热空气老化和光加速老化作为目前人工加速老为2mm／min；化试验中最重要的试验手段_1j，通过检测高分子弯曲强度按GB／T1449—2005测试，加载速率材料在热、光老化

2、前后的性能变化，可评估高分子材为2mm／min；料的耐热、耐光老化性能_4]。压缩强度按GB／T1448—2005测试，加载速率目前，玻璃纤维增强复合材料(GFRP)由于具为5mm／min。有比强度高、比模量高、性能可设计和易于整体成型2结果与讨论等优异特性，在各个领域都获得了广泛的应用。笔2．1热空气老化分析者对GFRP进行了热空气老化、光加速老化试验，并图1示出GFRP在80℃热空气中力学性能随老研究了其拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等随老化时化时间的变化情况。由图1可以看出，GFRP的各问、老化温度的变化情况。项力学性能起初均有所提高，这主要是由于GFRP1

3、实验部分发生了后固化反应，从而导致力学性能呈上升趋势。1．1主要原材料随着老化时间的延长，力学性能保留率有一定程度GFRP：自制。的下降，但变化趋势并不明显。当老化时间为10801．2主要仪器、设备h时，拉伸强度保留率为98％。当老化时间为1800万能材料试验机：Instron型，美国Instron公司；h时，拉伸强度保留率降至96％，总体变化不大。电子拉力试验机：Sintech2／DL型，美国MTS公司：液压万能试验机：WE一10B型，上海试验机厂；热老化试验箱：401B、402型，上海试验机厂；光老化试验机：Ci65／DMCA双光源气候仪，美国Atlas电气

4、公司。老化时间／h1．3试样制备。·一拉伸强度；-一弯曲强度；▲一压缩强度将GFRP按相关标准制成试样。图1GFRP在8O℃热空气中力学性能随老化时间的变化1．4性能测试GFRP的弯曲强度保留率始终高于100％，热空气老化试验按GB／T7141—1992进行，试GFRP的压缩强度保留率也始终高于100％，当老化验温度分别为80、120qC，试验时间最长为1800h。时间为24h时，压缩强度保留率最高达146％，随着具体取样周期为：24、72、144、240、360、600、840、老化时间的延长，总体呈现下降趋势。综上所述，热1080、1440、1800h。老化

5、试验对GFRP的力学性能有一定的影响，但由光加速老化试验按GB／T16422．2—1999进行，于试验温度较低(80oC)，因此各项力学性能的保留采用氙弧灯光源，辐射强度为0．50W／m(340率下降幅度不大。nm)，降雨周期为18min／120min，黑板温度为(63图2示出GFRP在120~C热空气中力学性能随±3)cc，相对湿度(RH)为(50±5)％。取样周期：老化时间的变化情况。由图2可知，GFRP的拉伸50、80、150、300、500、720、960、1200、1500、1800h。拉伸强度按GB／T1447—2005测试，加载速率收稿日期：200

6、9—12．16刘亚平，等：玻璃纤维增强复合材料人工加速老化研究63强度保留率随着老化时间的增加，总体呈下降趋势，而弯曲强度和压缩强度的保留率在整个试验过程当老化时间为1800h时，GFRP的拉伸强度保留率中，保留率均高于100％。降至86％。GFRP的弯曲强度和压缩强度保留率均高于100％。综上所述，可将拉伸强度作为评价GFRP实验室人工加速老化的重要评价指标。老化时I司／h·一拉伸强度；·一弯曲强度；▲一压缩强度图4GFRP光加速老化时间一力学性能变化曲线0360720l080l440l800老化时间／h图5为光加速老化试验10个取样点试样的外·—拉伸强度；-

7、一弯曲强度；-—压缩强度观图(自左到右依次光老化时间分别为5O、80、150、图2GFRP在120oC热空气中力学性能随老化时间的变化300、500、720、960、1200、1500、1800h)。由图5可图3为GFRP试样在120％热空气中老化不同见，随着光加速老化时间的延长，试样表面颜色逐渐时间的外观图。由图3可以发现，随着老化时间的加深。到试验后期，外表面的短小纤维外露，GFRP增加，试样颜色逐渐变浅。部分开始脱落，有的试样颜色变化严重，这与试样力学性能随老化时间的变化情况一致。■I图珊5光老化试I验10I个取／样点试1样外1观图_(b)3结论．GFRP

8、具有优异的抗热空气老化、