摘  要：對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧乙烯基酯樹脂基復(fù)合材料在溫濕環(huán)境下進(jìn)行了人工紫外加速老化實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了拉伸、彎曲等試驗(yàn)，分析了試件紫外老化后的質(zhì)量損失率、巴氏硬度、彎曲破壞形態(tài)以及力學(xué)性能的演變規(guī)律，并利用SEM 觀察了試樣表面老化前后的形貌變化．研究表明：紫外線照射后試樣的表面泛黃，且隨照射時(shí)間的延長(zhǎng)顏色不斷加深；試樣拉伸和彎曲性能以及巴氏硬度在紫外老化前期有所上升，160h 后開(kāi)始下降；質(zhì)量損失率隨著紫外光照射時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大；紫外老化后試件的彎曲破壞過(guò)程與未老化試件一致；隨著老化周期的增加，孔隙量和韌性發(fā)白光帶數(shù)量增加，呈現(xiàn)出明顯的片層狀海浪花樣．

關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；紫外老化；拉伸性能；彎曲性能；巴氏硬度；SEM

玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料是指以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，與樹脂基體通過(guò)適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)技術(shù)和成型工藝制備而成的復(fù)合材料，其具有*的力學(xué)性能；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（ＦＲＰ）具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐酸堿腐蝕以及可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、土木工程、風(fēng)機(jī)葉片等領(lǐng)域。

玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件在工程服役中不可避免地會(huì)受到光、溫度、氧和降雨等老化以及介質(zhì)的腐蝕作用，這會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料宏觀力學(xué)性能的退化；紫外線對(duì)樹脂材料的老化作用是一個(gè)逐步深入的過(guò)程，并沿著材料的厚度方向進(jìn)行．在紫外線照射下，樹脂基體結(jié)構(gòu)上的不均一性導(dǎo)致光化學(xué)反應(yīng)局部集中進(jìn)行，造成超分子結(jié)構(gòu)和取向的變化，從而進(jìn)一步加劇材料的不均一性，*終導(dǎo)致復(fù)合材料中纖維同樹脂間結(jié)合能力的下降．Ｂｌｉａｎ對(duì)紫外輻射對(duì)層合板復(fù)合材料的影響作了分析，研究表明，層合板呈現(xiàn)非脆性斷裂失效形態(tài)，紫外線無(wú)法穿透層合板，且拉伸強(qiáng)度隨輻照周期增加而降低．喬琨等對(duì)碳纖維／環(huán)氧樹脂（ＣＦ／ＥＰ）復(fù)合材料完成紫外光老化試驗(yàn)，對(duì)各種輻照周期下的樣品進(jìn)行動(dòng)態(tài)熱機(jī)械測(cè)試，研究表明，紫外輻射導(dǎo)致復(fù)合材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度提高，老化初期增長(zhǎng)率較高，在中后期變化較為平緩．王榮華等對(duì)光老化后玻纖／尼龍６６復(fù)合材料進(jìn)行了傅里葉紅外光譜檢測(cè)，結(jié)果表明，光加速老化試驗(yàn)中樹脂基體的自由基產(chǎn)生光氧化效應(yīng)，導(dǎo)致分子長(zhǎng)鏈的斷裂，造成了材料表面的粉化和纖維的剝離等老化現(xiàn)象．

目前針對(duì)紫外線老化的研究尚不夠系統(tǒng)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的光老化機(jī)理尚不明確，沒(méi)有考慮光、溫度、降水多種因素的綜合作用，且試驗(yàn)基體材料多為不飽和聚酯樹脂．為此，本文將采用紫外加速老化試驗(yàn)，且綜合考慮光、溫度、降水多種因素的綜合作用，對(duì)玻纖／環(huán)氧乙烯基酯樹脂（ＧＦ／ＥＶＥ）進(jìn)行紫外老化試驗(yàn)，分析不同時(shí)間紫外老化前后試樣拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量和彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量以及巴氏硬度演變規(guī)律、質(zhì)量以及表觀形態(tài)的變化．

１實(shí)驗(yàn)材料與老化方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

玻璃纖維預(yù)浸帶取自南京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院，預(yù)浸帶主要由Ｅ型玻璃纖維２Ｄ編織而成，鋪層方式為［（０，９０）／（±４５）］；環(huán)氧乙烯基酯樹脂（ＥＶＥ）牌號(hào)５５００和固化劑Ｓ８６６、稀釋劑來(lái)自亞什蘭特種化學(xué)品有限公司；采用真空袋壓成型工藝，纖維體積分?jǐn)?shù)６０％．

紫外加速老化試驗(yàn)箱；拉、彎測(cè)試力學(xué)試驗(yàn)機(jī)；巴氏硬度計(jì)；掃描電鏡。

1.2紫外老化方案

紫外老化試驗(yàn)分為自然老化試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)，由于自然老化試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)且影響因素復(fù)雜，故采用紫外加速老化試驗(yàn)箱進(jìn)行加速老化實(shí)驗(yàn)；針對(duì)樹脂分子化學(xué)鍵能和對(duì)不同波長(zhǎng)紫外線吸收的特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)采用能量較高的短波紫外光照射．

老化光源為３根UVA-340 紫外燈，并定期更換紫外燈管以確保紫外光強(qiáng)度維持在0，85W/m²；老化時(shí)間為0～1440ｈ，分別在0、160、320、640、960、1440 h照射后取出試樣進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試．

２老化后試件性能測(cè)試方法（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

2.1 力學(xué)性能測(cè)試（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

2.2 巴氏硬度的測(cè)量（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

３結(jié)果與分析（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

3.1 表觀形態(tài)（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

3.2 力學(xué)性能測(cè)試（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

3.3 巴氏硬度（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

3.4 質(zhì)量損失率分析（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

3.5 SEM形貌觀察（如需了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系羅中科技）

４結(jié)  論

１）在紫外光、噴淋和溫度３種因素共同作用下，紫外老化后試樣表面泛黃，本身發(fā)色基團(tuán)吸收紫外光輻射能量引起電子形成激發(fā)態(tài)，并與空氣中的Ｏ^２發(fā)生光氧化反應(yīng)，產(chǎn)生新的發(fā)色基團(tuán)，且隨老化周期的增加，顏色不斷加深，并出現(xiàn)龜裂及翹曲變形。

２）復(fù)合材料的拉伸性能和彎曲性能、巴氏硬度隨著照射時(shí)間的增加先增大后減小，*后低于未老化前材料的性能。

３）質(zhì)量損失率隨著老化周期逐漸增大，是由于樹脂基體的光氧化與水解反應(yīng)，樹脂基體大分子間交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)斷裂成的小分子碎片發(fā)生光氧化反應(yīng)，且少量未交聯(lián)的酯鍵發(fā)生水解反應(yīng)，導(dǎo)致試件的老化降解；在紫外光輻射與噴淋兩種環(huán)境因素共同作用下，樹脂基體的光氧化與水解反應(yīng)是導(dǎo)致材料失重的主要原因。

４）SEM 圖像表明，隨著老化周期的增加，聚合物的光氧化和吸濕蠕變效應(yīng)導(dǎo)致復(fù)合材料表面孔隙率和韌性發(fā)白條帶數(shù)量增加，微觀形貌呈現(xiàn)明顯的片層狀的海浪花樣。

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