解读碳纤维复合材料的耐介质腐蚀性能

解读碳纤维复合材料的耐介质腐蚀性能

2013-07-18 10:52:02 35

    复合材料的耐介质腐蚀性主要指其受酸、碱、盐及有机溶剂等化学介质的作用而抵抗性能下降的能力。与水对复合材料性能的影响相比,酸、碱、
盐及有机溶剂对复合材料的作用要强烈得多,表现为使复合材料性能发生变化的程度高、速度快。在复合材料-化学介质系统中,不仅化学介质向复合
材料内部渗透、扩散,并发生化学反应,而且复合材料中的被溶物、降解及氧化产物也从复合材料向介质析出、流失。
    化学介质对复合材料的腐蚀除了引起性能降低外,还会引起其微观和状态变化,如失去光泽、变色、起泡、裂纹、纤维裸露、浑浊等。为了综
合评价复合材料的耐介质腐蚀性,常采用定性的描述方法:以√表示耐、很好;○表示尚耐、可用;×表示不耐、不能用;○表示因复合材料的
助剂体系与工艺不同,有的尚耐,有的不耐,需要视具体情况分别对待。对于复合材料,以上符号(级别)对应的性能变化数值范围见下图。

     在树脂基复合材料中,耐介质腐蚀性能与其组成成分及结构密切相关,一般来说,主要因素有:①树脂基体的种类及固化度;②增强材料、添加
剂的种类及表面物性;③基体与基材的界面粘接性能;④耐腐蚀层的构成形式;⑤加工工艺。因此,要改善树脂基复合材料的耐介质腐蚀性能必须从以上几方面入手。例如,在选择树脂基体时应考虑大分子结构中含有体型结构、苯环、杂环,分子间能形成氢键的结晶性的高聚物;在满足性能要求的前提下,尽可能高的固化程度;增强纤维的表面处理,既可保护纤维表面,又可增强纤维与树脂界面的粘接力,防止水分或其他有害介质的浸入;改善界面粘接性能,提高复合材料的界面粘接强度,可降低孔隙率和结构缺陷,使得腐蚀介质不易渗透、扩散;设计合理的耐腐蚀层,如足够的富树
脂防渗层、玻璃鳞片涂料与玻璃钢的复合结构、纳米插层复合结构等。
      碳纤维由于质量轻、比强度大、耐热性高以及化学稳定性好( 除硝酸等少数强酸外,对碱以及几乎所有药品都稳定),在耐腐蚀树脂基复合材料
中获得了一定的应用。经过碳纤维改性的环氧树脂具有较高的交联度和大量的苯环、较高的热变形温度和较好的热稳定性,在260 ℃下使用仍然具有优良的耐溶剂性和耐碱性。在碳纤维 / 环氧树脂复合材料制品的成型过程中,界面状态的改变及界面区域的形成是提高该产品耐介质腐蚀性能的关键

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