...性玄武岩纤维 环氧树脂复合材料湿热老化性能研究
操隆震 余万兴
摘 要：湿热老化的环境状态条件，会影响到环氧树脂复合材料的自身性能，从而对于这些材料制作的雷达天线罩产生不良影响，全面探究湿热老化产生的影响，将具有较强的研究意义。本文主要是从环氧树脂复合材料老化试验的主要方法入手，针对湿热老化对环氧树脂复合材料性能产生的影响进行全面细致的分析和说明。
关键词：湿热老化；环氧树脂；复合材料；性能；影响
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.050
1 前言
环氧树脂及其复合材料在现阶段的雷达天线罩中应用程度较高，能够发挥较大的作用，这主要是因为其本身的力学强度较高，具有较强的耐腐蚀性，工艺性能较高，并且在较为宽广的频率和温度范围内都能够具有较为优异的电性能。雷达天线罩在实际应用的过程中，免不了遭受风吹日晒，使用性能也会受到很多环境条件的影响，这些环境因素在不同的作用机制下能够影响到复合材料，从而可能会导致这些材料的性能出现下降或者损坏变质的情况，这就是常说的“腐蚀”或者“老化”。在众多的研究实践中，能够发现湿热老化是影响环氧树脂复合材料自身性能的重要原因之一，需要对其进行全面细致的分析。
2 环氧树脂复合材料老化试验的主要方法
针对环氧树脂复合材料在一定环境条件下的老化规律和耐老化性能进行全面评价和研究，通常情况下，能采用的老化试验方法较多，总体上能够划分为两类：一方面是自然老化试验方法，这种方法主要是充分应用了自然环境条件、自然介质开展试验工作，常见的有仓库贮存试验、大气老化试验、水下埋藏试验以及还会浸渍试验等方面。另一方面是人工老化试验方式，这种方法在实际应用的過程中，主要采用了人工的方式，针对大气环境条件或者试验所需要的特定环境条件进行模拟，重点强化和突出某些因素，从而在较短时间内获取试验结果。这类方法常见的有热老化试验、人工气候试验、臭氧老化试验以及二氧化硫气体腐蚀试验等方面。
3 湿热老化对环氧树脂复合材料性能产生的影响
环氧树脂复合材料在受到外界环境的影响作用下，会发生一定的变化，这些变化通常会直接影响到材料本身的性能和结构。针对这种影响情况进行全面分析和研究，将能为有效控制湿热老化问题提供良好的前提条件。
3.1 环氧树脂复合材料在湿热环境条件下的变化
环氧树脂复合材料本身容易发生湿热老化问题，这主要是因为湿热的环境条件会使得材料的性能发生改变，主要表现为基体、基体界面或者纤维以及纤维界面出现变化或者性质方面受到破坏，这样水分在逐渐进入材料的过程中，导致环氧树脂复合材料绝缘性能呈现下降状态，并且力学性能也出现变化[1]。
3.2 需要的试验设备材料
针对环氧树脂复合材料进行试验，选取的主要材料是GF/EP608复合材料，该项材料采用热压灌法制作而成。针对试验材料进行湿热循环实验，保持4小时为一个循环周期，为了保证最终试验效果的准确性，需要最少开展10个周期的循环。试验进行时，温度下降的过程中，可以将相对湿度降低到85%，其他情况都需要将相对湿度保持在（95±5）%。在具体试验过程之中，需要采用的试验仪器和设备主要包括了TH2683绝缘电阻测试仪、HIOKI3532-50LCR介电频谱测试仪、HS-100恒温恒湿湿热老化箱、Nexus傅里叶变换红外光谱仪、OBG-3高频表、RGT-4000电子万能试验机等方面[2]。
3.3 湿度方面的影响
按照不同的湿热老化时间，针对GF/EP608复合材料的重量进行称量，能够发现，其随着时间的延续，材料本身的吸湿率也在不断上升，而在最开始的96小时内上升速率较快，随后上升曲线逐渐变缓，这种变化曲线较为满足材料本身的湿含量和老化时间平方根成线性关系的规律，能够得出GF/EP608复合材料本身在初期时候，主要表现为水能够在材料之中发生逐渐扩散和渗透的情况[3]。
3.4 力学性能方面的影响
研究湿热老化对于GF/EP608复合材料力学性能造成的影响，能够根据实验得知，需要从两方面进行分析：第一，静态力学性能方面。该项材料本身的力学强度值随着时间的延长而呈现出了逐渐降低的情况并慢慢趋向于平缓。当经过了240小时的湿热老化之后，GF/EP608复合材料的经、纬向的压缩强度和弯曲强度以及层间剪切强度都出现了分别的下降，这些情况表明GF/EP608复合材料受到湿热环境的影响较大[4]。处在湿热环境状态下，GF/EP608复合材料中的水会促使基体出现溶解变胀的情况，从而将会对于纤维产生一定剪应力，如果当这个应力增加到了一定范围，引发界面出现脱粘情况的可能性较大。同时，高温的水会给树脂基本分子链产生负面影响，甚至会破坏到纤维和基体的化学结合情况。第二，动态力学性能。GF/EP608复合材料在湿热老化环境下，前240小时储能模量出现逐渐降低的情况，这就说明在吸湿状体下的GF/EP608复合材料呈现出网络松弛的情况，会影响到整个体系的储能效果。而当240小时之后，GF/EP608复合材料受到湿热老化的影响将会逐渐更趋向于低温状态。
4 结束语
环氧树脂复合材料在现阶段的雷达天线罩中能够发挥积极作用，但是容易受到湿热环境的影响，从而出现较多方面性能的变化，具体表现在了力学性能以及湿度方面，并且断口形貌、介电性能方面也会发生较大的改变。针对环氧树脂复合材料受到湿热老化条件的影响进行全面细致的分析，将能够为更好发挥环氧树脂复合材料的作用和优势，提供良好的前提条件。
参考文献：
[1]高坤，史汉桥，孙宝岗等.湿热老化对玻璃纤维/环氧树脂复合材料性能的影响[J].复合材料学报，2016，33（06）：1147-1152.
[2]王占彬，张天骄，范金娟等.T700和T300碳纤维增强环氧树脂基复合材料耐湿热老化性能的对比[J].期刊论文，2015，39（07）.
[3]刘刚，张朋，杨喆等.尼龙无纺布结构化增韧层增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的湿热力学性能[J].复合材料学报，2015，32（06）：
1633-1640.
[4]张朋，刘刚，张利等.尼龙无纺布增韧RTM复合材料的湿热老化性能[J].复合材料学报，2015，32（05）：1301-1308.
