● 摘要
摘 要由于具有优异的力学性能和设计性能，碳纤维/环氧树脂基复合材料正广泛应用于航空航天工业、汽车工业、体育器材等诸多领域。然而，实践证明：在湿热环境中长期服役后，吸湿会导致复合材料力学性能的严重下降。本文主要通过“70℃去离子水浸泡-70℃干燥-70℃去离子水再浸泡”实验来研究高温固化复合材料G827/5224、G803/5224的吸湿动力学和吸湿机理，并通过实验室加速实验，即70℃去离子水浸泡和70℃+85% 相对湿度（RH）环境处理，来研究湿热老化对复合材料动、静态力学性能的影响，并分析了湿热因素对复合材料静、动态力学性能的影响机制。主要研究结果如下：1、对G827/5224、G803/5224复合材料原始试样进行70℃去离子水浸泡处理，结果发现复合材料的吸湿过程符合两阶段吸湿模式：第一阶段吸湿由浓度梯度控制，符合 Fick 扩散定律；第二阶段吸湿由聚合物链段的松弛控制。2、对达到吸湿饱和的试样进行70℃下进行干燥处理发现，试样中的水分只能部分除去。3、对经过吸湿-干燥处理过的试样进行70℃去离子水再吸湿处理发现：与初始吸湿过程相比，再吸湿过程中复合材料的表观扩散系数和饱和吸湿率都有所提高。这表明G827/5224、G803/5224复合材料的吸湿还受湿热历史的影响。 4、经过实验室加速湿热老化,即70℃去离子水浸泡和70℃、85%相对湿度的湿热环境处理，G827/5224、G803/5224复合材料的储能模量（E′）和玻璃化转变温度（Tg）都发生显著下降。5、在实验室加速老化处理过程中，G827/5224复合材料的层间剪切强度和弯曲强度都与老化时间的平方根呈线性下降关系，而G803/5224复合材料的面内剪切强度和面内剪切模量先上升后下降。6、湿热环境对G827/5224、G803/5224复合材料的力学性能影响显著，因此，复合材料使用时应加防水保护层。关键词：碳纤维/环氧树脂基复合材料，湿热老化，力学性能