4合材料在硫酸水溶液中的腐蚀速率研究

2008年第5期 玻璃钢／复合材料 23 玻纤增强乙烯基酯树脂复合材料在硫酸水溶液中的腐蚀速率研究 严 艳，于运花，杨小平 (北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室，北京 100029) 摘要i用质量变化曲线拟合求导的方法研究不同温度下玻璃纤维增强乙烯基酯树脂(GF／VE)复合材料在40wt％硫酸介 质中的腐蚀速率，探讨了介质温度及浸泡时间对腐蚀速率的影响，并对比75℃下乙烯基酯树脂浇注体及玻璃纤维的腐蚀速率， 分析了GF／VE复合材料在硫酸中的腐蚀机理。结果表明，乙烯基酯树脂浇注体在硫酸中的腐蚀速率随腐蚀时间的延长逐渐 降低，最后基本趋于平衡，玻璃纤维在硫酸中的腐蚀速率随腐蚀时间逐渐增加，但数值很小，而GF／VE复合材料的腐蚀速率随 腐蚀时间的延长不断增加，且随温度升高，腐蚀速率增大。结合SEM照片观察得出。GF／VE复合材料在硫酸介质浸泡初始主 要是树脂发生腐蚀，后期主要是界面腐蚀起主导作用。 关键词：玻璃纤维；乙烯基酯树脂；复合材料；硫酸溶液；腐蚀速率 中图分类号：TB332文献标识码：A 文章编号：1003-0999(2008)05—0023—05 ●—】』J——一 1 日【J 舌 玻璃钢复合材料以其优良的耐腐蚀性能、力学 性能而被广泛应用于基础设施建设【lqJ。在长期的 使用过程中，尤其在苛刻的化学环境中，玻璃纤维容 易受外界环境的影响，结构遭到破坏，发生降解，导 致复合材料的性能下降[1’4曲]。复合材料性能的下 降快慢由其腐蚀过程中的腐蚀速率决定，因此，研究 复合材料在环境介质中的腐蚀速率对于分析其腐蚀 行为和机理，进而 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 其环境耐用性具有重要意义。 GF／VE复合材料在腐蚀性环境中的腐蚀是一 个漫长的过程，实际应用过程中对其观察比较困难， 有关树脂基复合材料腐蚀速率的研究很少，文献 [7]曾用金属腐蚀速率的计算公式，研究复合材料 的平均腐蚀速率。本文根据GWVE复合材料的某 一实际应用介质环境(35—55℃的40％硫酸介质)， 采用升温加速腐蚀的方法【8—0l，分别测得GF／VE 复合材料、乙烯基酯树脂和玻璃纤维在不同温度 40％硫酸介质中的质量变化曲线，进而对其拟和求 导计算即为腐蚀速率，并结合乙烯基酯树脂及玻璃 纤维的腐蚀速率，分析GF／VE复合材料的腐蚀 机理。 2实验部分 2．1试样及腐蚀介质制备 实验用复合材料是由北京玻璃钢研究 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院提 供，玻璃纤维作为增强体，乙烯基酯树脂作为基体树 脂，通过树脂转移模塑(RTM)成型，其中玻璃纤维 的重量分数为50％。复合材料样条尺寸为100×25 ×8mm，依照GJB5270-2003选取；树脂浇注体样条 尺寸为80X15x4mm，依照GBl4449-83选取。腐蚀 介质为40wt％硫酸溶液，通过浓硫酸(分析纯， 98％)加去离子水配制成。 2．2实验方法 采用质量变化曲线拟合求导法分别计算玻璃纤 维、乙烯基酯树脂及GF／VE复合材料的腐蚀速率。 乙烯基酯树脂及其玻璃纤维增强复合材料的质量变 化通过称量法得到；玻璃纤维在硫酸溶液中溶出的 铁离子质量变化通过1，10一菲罗啉分光光度法¨1’121 测得；树脂、玻璃纤维及复合材料的界面腐蚀形貌通 过SEM照片观察。 2．2．1称量法¨n160 试样完全浸于40wt％硫酸溶液中，周期性取出 称量(日本SHIMADZU公司生产的AEG一120分析天 平，精度0．1mg)，取五次实验的平均值作为测试结 果。VE浇注体及其GF／VE复合材料试样在一定时 间内的质量变化率W％计算式为： W％=(M。一Mo)／Mo×100％(1) 其中，M．为浸泡一定时间后试样的质量；M。为 浸泡前试样的质量。 2．2．2分光光度法 根据玻璃纤维在复合材料中的质量分数为 50％，称量相应质量的玻璃纤维浸泡在硫酸溶液中 (与浸泡复合材料的相同)，周期性取浸泡液进行铁 收稿日期：2008-02-26 本文作者还有唐泽辉，陈淳和薛忠民。 作者简介：严艳(1983-)，女，硕士研究生，主要从事纤维增强树脂基复合材料方面的研究。 FRl)／CM2008．No．5 玻纤增强乙烯基酯树脂复合材料在硫酸水溶液中的腐蚀速率研究 2008年9月 离子质量测量，因溶液中同时混有二价及三价铁离 子．在测试前用盐酸羟胺将铁离子统一成二价，然后 用1，10．菲罗啉将二价铁离子转换成红色易识别络 合物，测试使用仪器为澳大利亚GBC公司生产的 Cintra分光光度计。参照 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 为IS06685—1982，并 作出标准铁离子吸光度曲线，如图1。 图1铁离子质量与吸光度关系标准曲线 Fig．1Standardcalveofabsorbencyas afunctionofmaSsofFe．ion 曲线拟合相关系数为：R2=0．99992，根据仪器 系统误差(小于3％)，当吸光度在0．1—0．9时对应 的铁离子质量为0．29～2．32mg。 3结果与讨论 3．1 乙烯基酯树脂在硫酸水溶液中的腐蚀速率 将乙烯基酯树脂浇注体浸于75℃的40wt％硫 酸溶液中，记录质量变化率一腐蚀时间曲线，并对其 进行拟合，所得结果如图2中所示。从图2中可以 看出，浸泡初期，乙烯基酯树脂的质量快速增加，而 在大约100h后增加幅度明显降低，质量缓慢增加， 表明乙烯基酯树脂在硫酸中的腐蚀速率随腐蚀时间 而变化。此趋势与文献[17，18]相一致，文献解释 此趋势是由树脂的不完全固化及松弛引起的。 为了更清晰地表明腐蚀速率随腐蚀时间的变化， 将图2中的曲线拟合(相关系数：R2=0．98277)，所得 拟合曲线方程为： Y=A1×(1一exp(一t／m1))+A2x(1一exp (一t／m2))+y。 (2) 其中，A1=0．28645；m1=23．14196；A2= 314832060．00651；m，=3．0846E12；Yo=0．05806。 对上述拟合曲线方程求导得到VE浇注体的腐 蚀速率随时间的变化曲线，见图3。从图3中可以 看出，乙烯基酯树脂在硫酸中的腐蚀速率随腐蚀时 间延长逐渐降低，初始阶段腐蚀速率较快，后期腐蚀 速率降低至一恒定值。乙烯基酯树脂的腐蚀速率受 FmyCM2008．No．5 图2 VE浇注体在75℃40％硫酸中的质量变化曲线 (·实验测试数据，一NLSE拟合曲线) Fig．2MasschangingClll'VeofVEcaStsin40wt％ sulfuricacidat75％(·theexperimentaldata，一fitting CtlrVeusingleaStsquaremethod) 浸泡液的进入速率及树脂本身溶出物的溶出速率决 定。在浸泡初期，随着浸泡液的进入，树脂发生溶 胀，质量增加较大，表现为腐蚀速率较快。浸泡后 期，树脂接近饱和，质量增加较小，另外，VE基体耐 酸腐蚀，在酸介质中基本不发生水解¨9|，因树脂本 身溶出物的溶出引起的质量减少不明显，因此，当溶 胀接近饱和时，腐蚀速率趋于恒定∽J。 k 矗 j § 孽 ％ 琶 ．1 呈 0 图3 VE浇注体在75℃40％硫酸中的腐蚀速率 随腐蚀时间的变化曲线 Fig．3CorrosionrateofVEcasts∞afunctionofimmersion timeinsulfuricacidat750C 3．2玻璃纤维在硫酸水溶液中的腐蚀速率 将玻璃纤维在75℃的40％硫酸中腐蚀一段时 间后，取浸泡液配成标准液测量吸光度，并对照图1 中铁离子质量与吸光度标准曲线，换算出对应的铁 离子溶出质量，并记录随腐蚀时间的关系曲线，如图 4所示。由图4可以看出，铁离子质量随腐蚀时间 的延长而增加。 图5所示为玻璃纤维在75℃的40％硫酸中腐 蚀速率随时间变化图。由图5可以看出，腐蚀速率 呈上升趋势。这是因为，随着铁离子逐渐溶出，玻璃 纤维内部及表面缺陷增加，与硫酸溶液接触的面积 墙托H他m∞∞舛∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞ 2008年第5期 玻璃钢／复合材料 25 图4玻璃纤维在75。C40％硫酸中的铁离子溶出质量 随腐蚀时间的变化(◆实验测试数据，一NLSE拟合曲线， 方程为Y=8．79239×exp(t／3266．08)-8．89441) Fig．4MassofFe．ionfromtlleGFsinsulfuricacidat 75℃asafunctionofimmersiontime(◆experimentaldata． 一fittingcurveusingleastsquaremethod，theequationisY =8．79239×exp(t／3266．08)-8．89441) 更大，使腐蚀速率加快。文献[20]指出，玻璃纤维 成分在碱溶液中的溶解速度与其成分的活化能有很 重要的关系，只有那些具有较高能量的离子或分子 能通过扩散层界面，这就容易导致玻纤的骨架、结构 遭到破坏，进一步加快腐蚀。 图5玻璃纤维在75。C40％硫酸中腐蚀 速率随腐蚀时间变化曲线 Fig．5CorrosionrateofGFsin40％sulfuricacidat75。C ∞afunctionofimmersiontime 3．3 GF／VE复合材料在硫酸水溶液中的腐蚀速率 不同温度下复合材料的质量变化率随腐蚀时间 的变化曲线如图6所示。随腐蚀时间的延长及温度 的升高，复合材料的质量变化率均逐渐增加。 将图6中各温度下的质量变化率曲线进行拟 合，得到同一个拟合方程： Y=A×exp(t／m)+y。(3) 方程中对应不同温度下的参数A、m和Y。，列于 表1。 图6不同温度下复合材料质量变化率随腐蚀时间变化曲线 Fig．6Weightchangeofcompositesasafunctionof immersiontimeatdifferenttemperatures 表1不同温度下拟合方程Y=A×exp(t／m)+Y。系数 Table1 Coefficientoffittingcurvesatdifferenttemperatures 将参数A与温度做曲线如图7，可以看出，参数 A随温度成直线增加(相关系数：R2=0．9975)。由 此推断出，在35—75。C温度范围内，升高温度对腐 蚀机理基本没有影响，只是加快腐蚀，所以升温加速 腐蚀对本实验是有意义的。 Temperature／"(2 图7参数A与温度的关系曲线 Fig．7CoefficientAasafunctionoftemperature 图8所示为不同温度下GF／VE复合材料的腐 蚀速率随腐蚀时间的变化。从图中可以看出，当温 度一定时，腐蚀速率随腐蚀时间的延长而增加；当腐 蚀时间一定时，随腐蚀温度的升高，腐蚀速率逐渐增 加。这是由于温度升高，树脂基体分子运动加快，产 生孑L隙，利于小分子进入内部，加速腐蚀。 FRP／CM2008．No．5 B坦nm 9 8 7 6 54 32●OO 莲事 _■．蛳盎《口苗昌口oI呻昌oU 玻纤增强乙烯基酯树脂复合材料在硫酸水溶液中的腐蚀速率研究 2008年9月 图8不同温度下复合材料腐蚀速率随腐蚀时间变化曲线 Fig．8Corrosionrateofcompositesasafunction ofimmersiontimeatdifferenttemperatures 3．4腐蚀形貌观察 图9所示为腐蚀前后玻璃纤维表面及复合材料 界面的SEM图。比较图9(a)和图9(b)，可以发现 玻纤的直径明显变细，结合玻纤中铁离子的溶出，说 明玻纤的变细是由于玻纤的成分被腐蚀溶解所致； 比较图9(c)和图9(d)，可以发现腐蚀前紧密结合 的树脂与玻纤界面经过腐蚀后，发生严重脱粘。剥 离，玻纤表面碎裂，说明腐蚀后复合材料的界面及玻 纤遭到严重破坏，导致了浸泡后期整个复合材料的 腐蚀过程加速。 图9 75。C腐蚀前后SEM图 Fig．9ThecorrosionSEMphotographs 3．5腐蚀机理分析 表2列出了不同腐蚀时间复合材料及其各组分 在75。C的40％硫酸中的腐蚀速率。由于实验用复 合材料中玻璃纤维质量分数为50％，从表中数据可 FRP／CM2008．No．5 以看出，在初始阶段，树脂腐蚀速率的两倍与复合材 料腐蚀速率很接近，说明在初始阶段，复合材料的腐 蚀主要是以树脂溶胀为主，到了后期，树脂的腐蚀速 率逐渐降低，不再起决定性作用，而玻璃纤维在整个 腐蚀过程中腐蚀速率虽然呈上升趋势，但由于数值 很小(微米级)，且上升的幅度不大，与VE浇注体及 复合材料的腐蚀速率相比则可认为其基本不变。结 合图9中的腐蚀形貌，分析后期复合材料腐蚀速率 的增加是由树脂及纤维的界面作用引起的，并起到 加速作用，导致复合材料的腐蚀速率增加。本实验 所得GF／VE复合材料腐蚀速率数据与文献报道数 据基本一致pJ。 表2不同时间下不同组分在75。C40％硫酸中的腐蚀速率 T瑚e2 Corrosionrateofdifferentmembersin 75℃40％sulfuricacidatdifferenttimes hnn—i。ti耐h !竺!!!竺!：!! VE GF GF／VE 4结论 (1)通过加速方法研究玻纤增强乙烯基酯树脂 复合材料在硫酸中的腐蚀行为，并通过质量变化曲 线拟合求导的方法计算腐蚀速率是可行的； (2)由此方法得出在40wt％硫酸中，乙烯基酯 树脂的腐蚀速率随腐蚀时间的延长而逐渐降低，玻 璃纤维的藏蚀速率随腐蚀时间的延长逐渐增加，但 与树脂及复合材料相比，玻璃纤维的腐蚀速率数值 很小，在微米级； (3)GF／VE复合材料的腐蚀速率随腐蚀时间的 延长及温度的升高逐渐增加； (4)GF／VE复合材料在硫酸中的腐蚀初期主要 是乙烯基酯树脂基体的溶胀作用，待基体溶胀趋于 饱和后，界面腐蚀起主导作用，并加速腐蚀。 参考文献 [1]WellingtonChu，LixinWu，VistaspM．Karbhari，ete．Durabilityeval— uationofmoderatetemperaturecuredE·glass／7vinylestersystems [J]．CompositeStructures，2004，66(1-4)：367-376． _■．锄／s3Iso厶吕ou-o Q—臣日0l∞昌oU 2008年第5期 玻璃钢／复合材料 27 I II_II Im I _I II [2]张志军，沈晶，李文．玻璃钢复合材料技术在油气储罐修复中的 应用[J]．纤维复合材料，2006，(4)：42-43． [3]柏晓光，郭淑齐，王秉权．玻璃纤维成份对复合材料耐腐蚀性能 的影响[J]．纤维复合材料，1998，(3)：21-25． [4]李宗玲．玻璃钢耐化学腐蚀性能的探讨[J]．纤维复合材料， 1996，(3)：38-41． [5]乔海霞，曾竞成，杜刚．混杂纤维增强环氧树脂复合材料电缆芯 湿热老化性能研究[J]．玻璃钢／复合材料，2007，(1)：42-45． [6]VistaspM．Karbhari，QiaIlgWang．Multi-frequencydy,micmeehan— iealthermalanalysis0fmoistureuptakeinE-glass／vinylestertom- positea[J]．Composites：PartB engineering，2004，35(4)： 299-304． [7]吕海宝．玻璃钢在海洋环境下的腐蚀机制和性能演变规律[D]。 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006． [8]王莉莉．碳纤维／乙烯基酯树脂拉挤复合材料的环境老化行为研 究[D]．北京：北京化工大学，2004． [9]周同悦．乙烯基酯树脂的环境老化及其碳纤维复合材料的电化 学腐蚀行为研究[D]．北京：北京化工大学，2006． [10]苑金生．国外关于玻璃钢老化问题的试验研究[J]．玻璃钢／复 合材料，1998，(1)：4445． [11]Q．Qiu，M．Kumosa．Corr∞ionofE·gh∞fibersinacidicenviron— menta[J]．CompositesScienceandTechnology，1997，57(5)： 497-507． [12]王建华，鄢捷年，李志勇．邻菲罗咻分光光度法测试腐蚀速率 [J]．腐蚀与防护，2007，28(2)：93-95． [13】Li—RongBan，AlbertF．Yee．Moisturediffusionandhygtothetmal agil唱inbismaleimidematrixcarbonfibercomposites-parthuni- ㈣composites[J]．CompositesScienceandTechnology，2002， 62(16)：2099-2110． [14]周同悦，于运花，陈伟明．乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的 湿热老化行为[J]．高分子材料科学与工程，2006，22(5)： 166．174． [15]王莉莉，杨小平，于运花．湿热环境对抽油杆CF／VE拉挤复合 材料的影响[J]．复合材料学报，2004，21(3)：131-136． [16]詹茂盛，刘德顺．玻纤增强环氧树脂复合材料的酸雨循环老化 性能与机理[J]．玻璃钢／复合材料，2007，(3)：28-32． [17]Li—RongBao，AlbertF．Yee，CharlesY．-C．Lee．Moistureabsorption and11炉tllm脚agiriginabismaleimideresin[J]．Polymer， 2001，42(17)：7327-7333． [18]GuijunXian，VistaspM．Karbhari．DMTABaaedInvestigationof HygrothemalAgeingof强EpoxySystmUsedinRehabilitation ’[J]．JournalofApphedPolymerScience，2007，104(2)： 1084—1094． [19]沈开猷．不饱和聚酯树脂及其应用(第三版)[M]．北京：化学 工业出版社．2004：211． [20]葛敦世．玻璃纤维碱侵蚀机理和耐碱性的探讨[J]．玻璃纤维， 2007，(1)：1-9． S’I’UDYoNUURRoSIoNI己A’I．Eo量’GLASS量’ⅡlERREINl’oRCEDV．LNYL ES7rERRESINCoM呼oSr】rESDiSULFURICACDSoLUTION YANYan。YUYun—hua．YANGXiao．ping (neKeyLaboratoryofBeijingCityonPreparationandProcessingofNovelPolymerMaterials， BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China) Abstract：ThecorrosionrateofE—glassfiberreinforcedvinylesterresin(GF／VE)compositesin40wt％sul— fuficacidsolutionatvarioustemperatureswasstudiedbyfittingtheirmasschangingcurvesthentakingfirstderiva- tive．Theeffectoftemperatureandimmersiontimeonthecorrosionratewa＆alsoinvestigated．Meanwhile．thecorro- sionmechanismoftheGF／VEcompositesWasanalyzedthroughcomparingwiththecorrosionratesofVEcastsand glassfibersin40叭％sulfuricacidsolutionat75℃．ItwasshownthatthecorrosionrateofVEcastsinsulfuric acidsolutiondecreasedwithimmersiontimeandanearlyconstantcorrosionratewasreachedinthefinalstage．the glassfibersinsulfuricacidwerecorrodedwithaconstantrateduringthewholeimmersiontime．Whilethecorrosion rateoftheGF／VEcompositesinsulfuricacidincreasedwithimmersiontimeandtemperature．IntegratingwithSEM figure．thecorrosionofGF／VEcompositesin40wt％sulfuricacidsolutionweremainlycorrodedbyresincorrosion ininitialimmersionstatethenfollowedbyinterphasecorrosioninthefollowingstate． Keywords：glassfibers；vinylester；composites；sulfuricacidsolution；corrosionrate 鄹融yCM2008．No．5 玻纤增强乙烯基酯树脂复合材料在硫酸水溶液中的腐蚀速率 研究 作者： 严艳， 于运花， 杨小平， 唐泽辉， 陈淳， 薜忠民 作者单位： 北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京,100029 刊名： 玻璃钢/复合材料 英文刊名： FIBER REINFORCED PLASTICS/COMPOSITES 年，卷(期)： 2008，(5) 引用次数： 0次 参考文献(20条) 1.Wellington Chu.Lixin Wu.Vistasp M.Karbhari Durability evaluation of moderate temperature cured E- glass/vinylester systems 2004(1-4) 2.张志军.沈晶.李文.李斌 玻璃钢复合材料技术在油气储罐修复中的应用[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-纤维复合材料 2006(04) 3.柏晓光.郭淑齐.王秉权 玻璃纤维成份对复合材料耐腐蚀性能的影响 1998(3) 4.李宗玲 玻璃钢耐化学腐蚀性能的探讨 1996(3) 5.乔海霞.曾竟成.杜刚 混杂纤维增强环氧树脂复合材料电缆芯湿热老化性能研究[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2007(01) 6.Vistasp M.Karbhari.Qiang Wang Multi-frequency dynamic mechanical thermal analysis of moisture uptake in E-glass/vinylester composites 2004(4) 7.吕海宝 玻璃钢在海洋环境下的腐蚀机制和性能演变规律 2006 8.王莉莉 碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料的环境老化行为研究[学位论文] 2004 9.周同悦 乙烯基酯树脂的环境老化及其碳纤维复合材料的电化学腐蚀行为研究[学位论文] 2006 10.苑金生 国外关于玻璃钢老化问题的试验研究 1998(1) 11.Q.Qiu.M.Kumosa Corrosion of E-glaes Fibers in acidic environmenus 1997(5) 12.王建华.鄢捷年.李志勇 邻菲罗啉分光光度法测试腐蚀速率[期刊论文]-腐蚀与防护 2007(02) 13.Li-Rong Ban.ALbert F.Yee Moisture diffusion and hygrothermal aging in bismaleimide matrix carbon fiber composites-part Ⅰ:uniweave composites 2002(16) 14.周同悦.于运花.陈伟明.王莉莉.杨小平 乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为[期刊论文]-高分子 材料科学与工程 2006(05) 15.王莉莉.杨小平.于运花.王成忠 湿热环境对抽油杆CF/VE拉挤复合材料的影响[期刊论文]-复合材料学报 2004(03) 16.詹茂盛.刘德顺 玻纤增强环氧树脂复合材料的酸雨循环老化性能与机理[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2007(03) 17.Li-Rong Bao.Albert F.Yee.Charles Y.-C.Lee Moisture absorption and hygrothermal aging in a biamaleimide resin 2001(17) 18.Guijun Xian.Vistasp M.Karbhnri DMTA Baaed Investigation of Hygrothermal Ageing of an Epoxy System Used in Rehabilitation 2007(2) 19.沈开猷 不饱和聚酯树脂及其应用 2004 20.葛敦世 玻璃纤维碱侵蚀机理和耐碱性的探讨[期刊论文]-玻璃纤维 2007(01) 相似文献(10条) 1.期刊论文 张宏军.周晓东.戴干策.胡福增.ZHANG Hong-jun.ZHOU Xiao-dong.DAI Gan-ce.HU Fu-zeng 玻璃纤维 增强乙烯基酯树脂复合材料的增韧 -高分子材料科学与工程2005,21(3) 聚合物基复合材料的增韧一直是高分子材料领域研究的热点之一.文中从乙烯基酯树脂基体增韧、乙烯基酯树脂/玻璃纤维界面改性及增强材料结构 和形式的优化三个方面对玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的增韧进行了综述,介绍了各种增韧方法的机理和增韧效果,对这些增韧方法进行了评述,并 分析了今后的发展方向. 2.学位论文 严艳 玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料在硫酸介质中的耐用性评价 2008 玻纤增强乙烯基酯树脂(GF/VE)复合材料是目前大型蓄电池槽常用材料，研究其在酸中的腐蚀行为及耐用性对于蓄电池的寿命评价具有重要意义。本 文通过升温加速老化的方法研究了GF/VE复合材料在不同温度(35℃，55℃，65℃，75℃)40wt％硫酸介质中的腐蚀行为，通过重量法研究了乙烯基酯树脂 浇注体、封边及未封边GF/VE复合材料的质量变化，用分光光度法分析了纯玻璃纤维、封边及未封边GF/VE复合材料中铁离子的溶出质量变化，另外还研 究了腐蚀前后GF/VE复合材料的弯曲性能、电性能以及微观形貌的变化。通过对质量变化曲线进行拟合计算了纯树脂浇注体、玻璃纤维以及GF/VE复合材 料在硫酸中的腐蚀速率，最后利用温度加速模型—阿累尼乌斯方程进行最小二乘法一元线性回归计算GF/VF复合材料在35℃40wt％硫酸介质中的使用寿命 。 结果表明，VE浇注体的质量变化率随腐蚀时间延长先迅速增加，随后基本趋于恒定；封边GF/VE复合材料的质量变化率到目前3000h与VE浇注体 的变化趋势一致，而未封边复合材料则基本一直处于增加的状态。三者的质量变化率均随温度升高而增加。溶液中铁离子的质量随腐蚀时间的增加逐渐 增加，且趋势与复合材料的质量变化率曲线基本一致。复合材料的弯曲强度及体积电阻均随腐蚀时间而逐渐降低。GF/VE复合材料的腐蚀初期以树脂腐蚀 为主，主要是小分子进入树脂，产生溶胀作用，后期当树脂达饱和，溶液透过树脂层后，主要以界面破坏及玻璃纤维的溶蚀为主。结合腐蚀机理，提出 分两个阶段预测封边GF/VE复合材料在40％硫酸溶液中的寿命，第一阶段为复合材料中树脂基体迅速达饱和的时间，第二阶段为未封边GF/VE复合材料的 腐蚀寿命。得到蓄电池槽用GF/VE复合材料达到GJB5270-2003中的极限指标—质量变化率为1％时，寿命为10年左右。 3.期刊论文 李华.冯圣玉.金子明.Li Hua.Feng Shengyu.Jin Ziming 玻璃纤维增强乙烯基酯树脂抗冲击复合材料 的研究 -工程塑料应用2006,34(4) 通过对抗冲击复合材料要求进行分析,给出了树脂基体设计中应该着重考虑的几个因素.选择乙烯基酯树脂作为抗冲击复合材料的基体树脂,通过配方 设计、树脂改性、性能表征等试验方法,得出了抗冲击复合材料树脂基体的优化设计方法.研究结果表明,乙烯基酯树脂是制备抗冲击复合材料较合适的树 脂基体,以它制备的玻璃纤维增强抗冲击复合材料的各项性能均能满足设计要求. 4.会议论文 石海洋.李鹏.薛忠民.杨小平 GF/VE复合材料等温固化动力学模型研究 2005 乙烯基酯树脂具有优良的力学性能、耐高温性能、耐化学腐蚀性能以及快速固化等特点，GF/VE 玻璃钢已广泛应用于耐腐蚀制品及化工耐腐蚀工程 。固化动力学模型可以预测固化过程中树脂的固化程度及反应放热量，是复合材料成型过程模拟的重要组成部分。本文将用示差扫描量热法（DSC ）得 到的玻璃纤维/乙烯基酯树脂等温固化及后固化热流量数据，从反应机理出发提出新的玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料固化过程的唯象模型处理方法 ，并和现有的唯象模型处理方法进行了对比。 5.外文期刊 V.K. Srivastava Influence of water immersion on mechanical properties of quasi-isotropic glass fibre reinforced epoxy vinylester resin composites水浸对类无向玻璃纤维加强的环氧乙烯树脂复合材 料的力学性能影响 The effects of water immersion on mechanical properties as flexural strength,interlaminar shear strength and impact energy of aluminiumtri-hydrate and polyethylene filled and unfilled quasi-isotropic glass fibrereinforced epoxy vinylester resin composites (GFRP) wereinvestigated. Interlaminar shear strength and flexuralstrength were obtained with the variation of immersion time (0,98, 158, 190 and 240 days) and weight percent of fillercontent (0, 5, 10 and 15). Impact energy was measured onlyfordry and wet (after conditioning of 240 days) samples as a function of thevariation of filler content. Flexural strength, interlaminar shear strength andimpact energy increase with increasing filler content inGFRP composites. Immersion in water results in a significantincrease of flexural strength, interlaminar shear strength andimpact energy, increasing with immersion time. Aluminiumtri-hydrate containing GFRP composites show higher values of flexural strength,interlaminar shear strength and impact energy than those ofpolyethylene filled and unfilled GFRP composites asaluminium tri-hydrate settles around the fibres, thus increasing the toughness. 6.学位论文 孙九霄 燃煤电厂湿法烟气脱硫玻璃钢材料研究及玻璃钢烟道设计制造 2007 玻璃纤维增强塑料经过合理的选材、设计、制造和安装，用于湿法脱硫系统的结构和整套装置中，具有使用寿命长，运行可靠等特点，在国外已有 广泛的应用，技术经济分析是可行的。但玻璃纤维增强塑料是各向异性的材料，其优良的性能来之于合理的设计、正确的选材和严格的生产 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 控制 ，因此，对用于湿法脱硫系统电厂排烟冷却塔玻璃钢烟道的材料选择、产品设计、制造工艺、实验方法、检测方法及安装等方面开展研究具有重要的工 程实际意义。 本文针对大功率发电机组循环水排烟冷却塔玻璃钢烟道与玻璃钢烟囱内衬的关键材料国产化及设计和制造问题，系统研究了七家树 脂生产商的15种乙烯基酯树脂及由这些树脂制作各种玻璃钢试样的力学的性能，形成了玻璃钢烟道、烟囱内衬结构设计所需的基础数据。根据这些数据 ，设计和监造了三河电厂300MW机组脱硫塔玻璃钢烟道。 文章系统评价了7家厂商15个牌号的乙烯基酯树脂、浇注体和玻璃钢的性能。试验确定了 高温测试时的保温时间和三个高温测试温度点：80℃和100℃、120℃。通过试验，发现高温树脂与低温树脂在温度较低时，即距玻璃化转变温度较远时 ，强度保留率差别不大，在较高温度时，高温树脂和低温树脂才呈现出明显的差距。对高温拉伸试验时夹持端出现的打滑现象，本文从细观力学角度对 此现象进行了详细的分析，认为主要原因如下：夹持力不够，夹具齿形问题，单向纤维增强复合材料层间剪切性能在高温时下降较快。高温试验时，拉 伸强度的保留率普遍高于弯曲强度和压缩强度。将研究所得的材料数据用于三河电厂玻璃钢烟道的设计、制备。强度分析中，轴向应力安全系数均大于 要求的安全系数8，稳定分析中，全系数可达39.5，远大于稳定安全系数要求取值。结果表明该管道设计满足强度及稳定性要求。在3＃烟道的制作过程 中，全部达到设计要求，目前该玻璃钢烟道已正常运行，表明本文的工作具有重要的工程应用意义。 7.会议论文 石海洋.王莉莉.李鹏.薛忠民.杨小平 GB/VE复合材料RTM成型中的渗透率研究 2006 本文采用径向流动法测定了玻璃纤维/乙烯基酯树脂(GB/VE)复合材料充模过程的渗透率,分析了注射压力、注射温度对渗透率的影响;同时研究了玻 璃纤维的表面上胶剂和偶联剂对渗透率及产品性能的影响.结果表明:玻璃纤维上胶剂和偶联剂的存在使得在RTM工艺中树脂对预成型体渗透率值下降. 8.期刊论文 石海洋.李鹏.薛忠民.杨小平.SHI Hai-yang.LI Peng.XUE Zhong-min.YANG Xiao-ping GF/VE复合材料 的等温固化动力学模型 -高分子材料科学与工程2006,22(5) 采用DSC差示扫描量热分析仪研究了玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料等温固化过程及升温后固化过程,建立了新的自催化模型来模拟其等温固化过程 .结果表明,新建的模型很好地模拟了玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料等温固化过程,尤其适合于复合材料的高温固化过程模拟. 9.学位论文 石海洋 乙烯基酯树脂基复合材料固化动力学及其RTM工艺缺陷研究 2006 本文采用DSC研究了纤维/乙烯基酯树脂复合材料的固化行为和固化反应动力学，为更好地模拟纤维/乙烯基酯树脂复合材料体系的固化过程提出了新 的自催化固化动力学修正模型。采用DMTA研究乙烯基酯树脂复合材料固化过程中微观力学性能的变化，探讨乙烯基酯树脂复合材料固化机理。研究表明 ：碳纤维、玻璃纤维对乙烯基酯树脂固化度和固化反应速度有不同程度的影响；经典自催化模型固化动力学参数表明：玻璃纤维存在时乙烯基酯树脂固 化反应的活化能减小了38.5％，而碳纤维存在时乙烯基酯树脂固化反应的活化能增大了30.46％；对玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料而言，固化温度高 时经典自催化模型不能很好地模拟出其固化过程，而对碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料而言，固化温度低时经典自催化模型对其固化过程的模拟有偏差。 本文提出的修正自催化模型dα/dt=k2αm(αu-α)n，n=2m适用于GF/VE，CF/VE复合材料的等温固化过程，能比经典自催化模型更准确地模拟 GF/VE，CF/VE复合材料的等温固化过程。 树脂对纤维预成型体的渗透流动是在RTM成型工艺中另一关键因素，它直接涉及到缺陷的生成，工艺参数 的确定等。本文针对玻璃纤维/乙烯基酯树脂RTM成型样品中干斑缺陷进行研究，采用SEM观察复合材料干斑处脆性断面，分析复合材料内部干斑缺陷断面 的形态；通过分析毛细作用力探讨了注射温度对干斑缺陷影响的机理；采用透明RTM模具测量不同工艺条件下树脂的渗透率。结果表明：干斑缺陷为树脂 对纤维浸润不良导致干纤维束存在所致；树脂注射温度升高干斑缺陷面积增大；树脂充模温度、注射压力及玻璃纤维表面偶联剂含量对渗透率都有影响 。 10.期刊论文 翟保利.王钧.王翔.杨小利.梅端.ZHAI Bao-li.WANG Jun.WANG Xiang.YANG Xiao-li.MEI Duan 紫外 光固化乙烯基酯树脂复合材料研究 -武汉理工大学学报2008,30(6) 研究了光引发剂种类、浓度对乙烯基树脂光固化速度、厚度的影响.结果表明,在引发剂浓度为4%时凝胶固化时间最短,树脂固化厚度与引发剂浓度成 反比.在此基础上制备了紫外光辐射固化玻璃纤维增强乙烯基树脂复合材料,比较了紫外光固化复合材料和热固化复合材料的力学性能,采用光固化的复合 材料试样力学性能优于热固化. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_blgfhcl200805005.aspx 下载时间：2010年2月8日