浸泡腐蚀对玻璃纤维增强环氧树脂复合泡沫材料弯曲性能的影响

       制备了不同纤维质量比的玻璃纤维增强空心玻璃微珠／环氧树脂复合泡沫材料。通过三点弯曲实验研究了纤维含量对复合材料力学性能的影响。将复合材料试件置于蒸馏水和海水中浸泡，研究了浸泡腐蚀对试件弯曲性能的影响，并结合扫描电镜照片分析了其原因。研究表明，纤维含量越高，玻璃纤维一空心玻璃微珠／环氧树脂复合材料的吸湿率越大，且在蒸馏水中的吸湿率较海水中的更大。试件的弯曲强度随纤维含量增加而增大，当纤维质量比为10%时达到最大，比未添加纤维的试件增强了51%，之后则随纤维含量增加逐渐降低。浸泡腐蚀降低了试件的弯曲性能，其中海水浸泡后的试件弯曲性能最低。玻璃纤维一空心玻璃微珠／环氧树脂复合材料弯曲强度降低的直接原因是浸泡腐蚀使得部分玻璃微珠和玻璃纤维与环氧树脂基体间的界面层受到破坏。
       空心颗粒填充聚合物形成的复合泡沫材料具有轻质、低吸湿率、高比刚度、比强度及良好的冲击吸能特性。近年来，复合泡沫材料受到了国内外众多学者的关注，逐渐成为了研究的热点。环氧树脂和聚氨酯以及其他一些聚合物作为基体，空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠甚至金属空心球作为填充料的复合泡沫材料已经在机械、汽车、体育器材、航空航天及深海工程等领域中得以应用。现有的实验研究发现，复合泡沫材料的力学性能与空心颗粒的体积分数、壁厚及尺寸密切相关。当空心颗粒的体积分数达到较高含量时，复合泡沫材料的密度会明显减小，使其可应用于航天元件及海军舰艇中，但其力学性能也会大幅度的降低。有文献研究表明，在复合泡沫材料中添加纤维可增强材料的宏观力学性能。例如，Ferreira等0101制备了空心玻璃微珠及纤维混杂填充环氧树脂的复合材料，其中纤维体积分数最高为1.2%。研究表明，添加玻璃纤维对复合材料的弯曲刚度和断裂韧度影响不明显，但其冲击吸能特性却有较大提高。Wouterson等‘71研究了添加纤维的体积分数和长度对复合泡沫材料拉伸、弯曲力学性能及热性能的影响。Nguyuen等[12]采用数值模拟酌方法研究了纤维增强复合泡沫材料的弹性常数，模型中玻璃微珠和纤维均假设为均匀分布，研究了空心微珠体积分数、壁厚改变对复合材料弹性模量和应力分布的影
响。

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