湿热与拉伸载荷耦合作用下玻纤/环氧复合材料的吸湿特性

为探究环境温度、相对湿度和外部拉伸载荷对聚合物基复合材料吸湿性能的影响,提出一种以温度、水分浓度和基体八面体剪应力为变量的特殊形式的Gibbs自由能函数,获得了湿热与拉伸载荷耦合作用下复合材料水分扩散控制方程。制备E-玻纤/环氧6509树脂复合材料层压板,通过自制压缩弹簧加载装置施加恒定拉伸载荷,在不同湿热环境下开展加速吸湿实验,利用响应曲面法获得代理模型以表征环境因素对平衡吸湿量和湿扩散系数的影响。结果表明:拉伸载荷作用下,基体八面体剪应力越大,复合材料的湿扩散系数和平衡吸湿量越大;升温能加速复合材料吸湿,而提高相对湿度会明显增加平衡吸湿量。利用响应面法获得的代理模型能够准确地预测玻璃纤维/环氧树脂复合材料在湿热与拉伸载荷耦合作用下的吸湿行为。