单向CF/PA6复合材料性能劣化及老化寿命预测

利用热压成型工艺制备出碳纤维(CF)/尼龙6(PA6)复合材料单向板，并将复合材料试样置于蒸馏水热水浴中，分别在25,60,80℃下进行不同时间的湿热老化，再对湿热老化后复合材料试样进行吸湿测试、三点弯曲测试、微观形貌表征，探究复合材料的吸湿规律、力学性能劣化规律和微观形貌变化，并对复合材料的长期寿命进行预测。结果发现，复合材料在25,60℃下的吸湿行为基本符合Fick扩散定律，而80℃下在老化最后阶段出现了背离Fick扩散定律现象。复合材料的弯曲强度随老化温度、老化时间的增加呈下降趋势，分别在25,60,80℃下老化120 d后，试样弯曲强度分别下降了22.78%,25.0%,26.25%。但是老化温度、老化时间对弯曲弹性模量无显著影响，且CF与PA6树脂之间的界面黏合性能随着温度、时间的增加逐渐变差。以绍兴2021年平均温度作为服役温度，基于加速老化测试模型和阿伦尼乌斯理论建立了CF/PA6复合材料在服役环境下剩余弯曲强度的预测模型，可预测到1 400 d后，CF/PA6复合材料的弯曲强度保留率在64.8%左右。