恒溫恒濕箱在復(fù)合材料中的抗老化性能應(yīng)用

恒溫恒濕箱作為一款常見的溫濕度試驗(yàn)設(shè)備，在汽車電子、復(fù)合材料模擬潮濕大氣環(huán)境老化方面應(yīng)用十分廣泛。

  在恒溫恒濕箱模擬試驗(yàn)中，潮濕環(huán)境引起復(fù)合材料的破壞機(jī)理已研究較為清楚。現(xiàn)以水分向碳纖維環(huán)氧樹脂層合板的擴(kuò)散為例，說明潮濕大氣環(huán)境對復(fù)合材料的老化機(jī)理。

  復(fù)合材料中的樹脂，其平衡吸收量取決于環(huán)境中的相對濕度和溫度。吸水速度大小由濕度、溫度和樹脂的擴(kuò)散速度決定。樹脂溶脹由含水分量來決定，但又部分地受纖維制約。制約程度取決于纖維的幾何條件和體積分?jǐn)?shù)。在非平衡體系中，樹脂中的水的含量不均，水濃度梯度會(huì)引起材料的應(yīng)力應(yīng)變呈梯度分布，即使水分含量均勻，層合板中相鄰層間的溶脹性能差異也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。

  水分能使環(huán)氧樹脂柔性增加，其彈性模量降低。基體模量的變化對材料縱向拉伸強(qiáng)度和模量幾乎沒有影響，但由于樹脂含量較大，基體膜量的改變對縱向壓縮強(qiáng)度和層間及層內(nèi)剪切性能有較大影響。研究表明，水引起的環(huán)氧樹脂模量降低是可逆的。當(dāng)外界環(huán)境改變以及水分?jǐn)U散出去后，樹脂的膜量幾乎可恢復(fù)到原值。但是，對許多吸水的過程來說，水引起的性質(zhì)改變又是不可逆的。不可逆的變化會(huì)導(dǎo)致材料物理和力學(xué)性能的明顯降低，而同時(shí)恒溫恒濕箱來模擬潮濕大氣環(huán)境可檢測出才材料的抗老化性能。