UHMWPE_PCH复合材料性能研究
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2020-02-14 01:26:37
文档简介:
即可得到半固化片。根据厚度要求,将一定数量的半固化片整齐的叠放在一起,置于不锈钢板之间,再放在液压机中,按照一定的工艺条件热压成型,即可制得UHMWPE纤维织物增强复合材料层压板。1.4复合材料性能测试1.4.1力学性能测试拉伸性能测试方法参照GB1447—83,弯曲性能测试参照GB1449—83,短梁剪切强度测试参照GB1450.1—83。1.4.2介电性能测试将复合材料层压板制备成直径为20mm、厚度为2mm的圆形试样,采用德国NOVOCONTROLConcept40宽频介电谱仪测定试样的介电常数(ε)和介电损耗(tanδ)。1.4.3吸水性能测试测试标准参照GB2574—81。首先将尺寸为50mm×50mm的复合材料试样于70℃干燥4h后放入干燥器内冷却至室温,然后放入温度25℃的去离子水中浸24h后,取出试样并用滤纸吸干表面,测定试样浸入水中前后质量变化绝对值或对质量变化率进行评定。1.4.4湿热性能测试测试标准参照GB2574—81。将试样放入烘箱中干燥至恒重,然后浸入温度为(60±2)℃去离子水中,相对湿度为(95±3)%,浸水时间一周(168h),每间隔24h取出试样,用滤纸迅速擦去表面残留水分并称重。1.4.5界面粘接性能采用美国EDAX公司的扫描电子显微镜,观察复合材料拉伸断面状况。2结果与讨论2.1力学性能不同树脂质量分数UHMWPE/PCH复合材料的力学性能见表1。表1不同树脂质量分数UHMWPE/PCH的力学性能Tab.1MechanicalpropertiesofUHMWPE/PCHcompositeswithdifferentresinmasscontent树脂质量分数/%纵向拉伸性能强度/MPa模量/GPa弯曲强度/MPa514268.3125534418.61575551212.61485747511.71405945910.4137624479.3135由表1可知,树脂质量分数对UHMWPE/PCH复合材料力学性能影响较为明显。随着树脂质量分数的增加,复合材料的拉伸强度及模量增加,当树脂质量分数为55%时,拉伸强度及模量达到最大值,强度为512MPa,模量为12.6GPa,之后随着树脂含量的增加,复合材料的拉伸强度及模量略有下降。复合材料的弯曲强度也呈先上升后下降的趋势,当树脂质量分数为53%时,弯曲强度可达157MPa。2.2介电性能2.2.1温度对介电性能的影响温度对UHMWPE/PCHε和tanδ的影响见图1。由图1可以明显看出,当温度从25℃变化至120℃时,复合材料的ε和tanδ均随着温度增加而略有增加。图1温度对UHMWPE/PCH介电性能的影响Fig.1TemperaturevsdielectricpropertiesofUHMWPE/PCHcomposite2.2.2频率对介电性能的影响UHMWPE/PCH复合材料层压板的介电性能与频率的关系见图2。由图2可见,复合材料层压板的ε随着频率的变化比较稳定,而tanδ随着频率的增加而减少。图2频率对UHMWPE/PCH介电性能的影响Fig.2FrequencyvsdielectricpropertiesofUHMWPE/PCHcomposite2.3吸水性能复合材料由于其结构上的特殊性,在使用过程中非常容易吸水。吸水率的高低既影响其尺寸的稳定性,更容易影响其他的相关性能。UHMWPE/PCH复合材料吸水性能如表2所示,当树脂质量分数为53%时,复合材—03—宇航材料工艺2009年第1期料吸水率为0.28%。表2不同树脂质量分数UHMWPE/PCH的吸水性能Tab.2WaterabsorptionofUHMWPE/PCHcompositewithdifferentresinmasscontent树脂质量分数/%吸水率/%510.49530.28550.33570.34590.36620.442.4湿热性能湿热环境不仅可以较大程度地影响复合材料的力学性能和耐热性,而且由于水分的扩散,进一步影响复合材料的界面。实际上是复合材料经受吸湿、温度和应力联合作用而产生的退化过程,其退化机制作用与纤维、基体及两者界面发生物理-化学变化有关。UHMWPE/PCH复合材料的吸湿曲线见图3。图3不同树脂质量分数UHMWPE/PCH的吸湿曲线Fig.3ImbibitioncurvesofUHMWPE/PCHcompositewithdifferentresinmasscontent由图3可知,不同树脂含量的复合材料的吸湿率都是随着水煮时间的延长而增大,吸湿初期吸湿率迅速增加,吸湿一段时间后吸湿率变化趋于平缓。由于UHMWPE纤维和PCH树脂都是非极性材料,其复合材料的吸湿率很低,树脂质量分数从51%变化至62%,吸湿时间为168h时,复合材料的最大吸湿率也
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