高分子基复合材料的腐蚀环境

高分子基复合材料是由树脂基体(热固性的或热塑性的)、增强相(零维:粒子,一维:纤维,二维:片层)及界面组成。当材料与热及化学环境接触时,会引起各个组元不同程度的腐蚀。

1.温度环境

热对复合材料的腐蚀影响如下:

(1)在纤维和树脂之间以及在层状材料中取向不同的层之间,不同的膨胀会导致内应力。

(2)温度的变化导致复合材料组元尤其是基体性质的变化。在未加载荷时,如果温度没达到玻璃态晶化的转变温度,则温度对基体性质的影响通常可逆。基体性质的变化,影响复合材料短期强度和模量,例如,单向层合板的纵向压缩模量主要取决于基体。

(3)由于基体的粘弹性,材料耐蠕变性能强烈地依赖温度。在加载时会出现物质的流动和不可逆的微裂纹,从而导致材料的完全断裂。尤其对短纤维增强的热塑性塑料,这些取决于基体的性质受影响最大。

2.化学环境

气体或液体环境会导致复合材料性质的重大变化,这可通过环境对单个组元即基体、增强相和界面的影响来说明。气体或液体环境对基体造成的影响同单纯的高分子材料受到的腐蚀是完全一致的,可能受到溶解、溶胀,也可能受到化学侵蚀而破坏,而且由于高分子材料结构的不均一性,容易使得树脂的破坏不仅仅局限于表面处。界面是材料中的薄弱环节,比基体更容易受到腐蚀。而增强相受到破坏显然会影响到界面与基体。因此对于复合材料而言,对其任意组元的破坏都会引起复合材料整体的腐蚀。

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