浸泡腐蝕對玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合泡沫材料彎曲性能的影響

       制備了不同纖維質量比的玻璃纖維增強空心玻璃微珠／環(huán)氧樹脂復合泡沫材料。通過三點彎曲實驗研究了纖維含量對復合材料力學性能的影響。將復合材料試件置于蒸餾水和海水中浸泡，研究了浸泡腐蝕對試件彎曲性能的影響，并結合掃描電鏡照片分析了其原因。研究表明，纖維含量越高，玻璃纖維一空心玻璃微珠／環(huán)氧樹脂復合材料的吸濕率越大，且在蒸餾水中的吸濕率較海水中的更大。試件的彎曲強度隨纖維含量增加而增大，當纖維質量比為10%時達到最大，比未添加纖維的試件增強了51%，之后則隨纖維含量增加逐漸降低。浸泡腐蝕降低了試件的彎曲性能，其中海水浸泡后的試件彎曲性能最低。玻璃纖維一空心玻璃微珠／環(huán)氧樹脂復合材料彎曲強度降低的直接原因是浸泡腐蝕使得部分玻璃微珠和玻璃纖維與環(huán)氧樹脂基體間的界面層受到破壞。
       空心顆粒填充聚合物形成的復合泡沫材料具有輕質、低吸濕率、高比剛度、比強度及良好的沖擊吸能特性。近年來，復合泡沫材料受到了國內(nèi)外眾多學者的關注，逐漸成為了研究的熱點。環(huán)氧樹脂和聚氨酯以及其他一些聚合物作為基體，空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠甚至金屬空心球作為填充料的復合泡沫材料已經(jīng)在機械、汽車、體育器材、航空航天及深海工程等領域中得以應用。現(xiàn)有的實驗研究發(fā)現(xiàn)，復合泡沫材料的力學性能與空心顆粒的體積分數(shù)、壁厚及尺寸密切相關。當空心顆粒的體積分數(shù)達到較高含量時，復合泡沫材料的密度會明顯減小，使其可應用于航天元件及海軍艦艇中，但其力學性能也會大幅度的降低。有文獻研究表明，在復合泡沫材料中添加纖維可增強材料的宏觀力學性能。例如，F(xiàn)erreira等0101制備了空心玻璃微珠及纖維混雜填充環(huán)氧樹脂的復合材料，其中纖維體積分數(shù)最高為1.2%。研究表明，添加玻璃纖維對復合材料的彎曲剛度和斷裂韌度影響不明顯，但其沖擊吸能特性卻有較大提高。Wouterson等‘71研究了添加纖維的體積分數(shù)和長度對復合泡沫材料拉伸、彎曲力學性能及熱性能的影響。Nguyuen等[12]采用數(shù)值模擬酌方法研究了纖維增強復合泡沫材料的彈性常數(shù)，模型中玻璃微珠和纖維均假設為均勻分布，研究了空心微珠體積分數(shù)、壁厚改變對復合材料彈性模量和應力分布的影
響。

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