摘要
在RH85％的环境下，将高硅氧/酚醛预混料吸湿24 h后压制成复合材料，对试样进行无损检测和力学性能分析。结果表明：预混料吸湿后其复合材料内部存在大量缺陷，其中Ⅱ类区面积37.4％，Ⅲ类区面积49.8％；力学性能下降幅度较大，拉伸强度、压缩强度、冲压剪切强度分别下降了55％、60％、15％，但弯曲强度变化较小。分析表明：预混料吸湿的水分一部分在树脂固化时，成为气孔，形成Ⅱ类区；另一部分进入纤维，削弱树脂和纤维界面间的粘接力，严重时出现脱粘，形成Ⅲ类区，降低材料力学性能。
高硅氧/酚醛短纤维是一类常见的防隔热复合材料，它由高硅氧/酚醛预混料压制而成。预混料在贮存和使用过程中不可避免的要受到湿度的影响，预混料中酚醛树脂和高硅氧纤维吸湿后，在固化过程中容易在复合材料中形成气孔，削弱树脂和纤维界面，降低纤维的承载能力，进而影响制品的内部质量。国内外对树脂基复合材料在使用过程中受环境因素的影响研究较
HTF399电热鼓风干燥箱，重庆颢源环境试验设备有限公司；SDH101P可编程恒温恒湿箱，重庆颢源环境试验设备有限公司；YT32-100A四柱液压机，天津锻压机床厂；INSTRON 8032动态材料试验机，英国INSTRON公司；Quanta 650 FEG扫描电镜，美国FEI公司。
高硅氧/酚醛复合材料制作主要包括以下四个步骤：首先将短切高硅氧玻璃纤维烘干去水分；其次是加入镁酚醛树脂，烘干制成预混料；再将烘干的预混料在恒湿箱中存放24 h；最后将预混料放入模具，用压机模压成型复合材料。
设置恒温恒湿箱温度30 ℃、湿度85％，将预混料装入敞口容器，放置于恒温恒湿箱24 h。截取时间点为吸湿20、40、60、80、100、120 min，每个时间节点后称重，测三个试样取平均值。计算t时吸湿率Ｍt：
Mt=(Wt－W0)/W0×100% (1)
式中，Wt为试样t时吸湿后的质量，W0为试样初始质量。
制品的内部质量检测按照GJB 1038.1A—2014执行。规定超声时穿透信号明显下降，被检制品内部存在密集气孔、疏松、纤维皱褶、富树脂或贫树脂的缺陷为Ⅱ类区；规定超声穿透信号严重下降或消失，被检制品内部存在分层、严重密集气孔、严重疏松、严重富树脂或严重贫树脂的缺陷为Ⅲ类区。
复合材料的力学性能在动态材料试验机上测试。拉伸强度根据GB/T1447—2005测试；弯曲强度根据GB/T 9341—2000测试；压缩强度根据GB/T1448—2005测试；冲压剪切强度根据GB/T15598—1995测试。
预浸料吸湿行为曲线如
图1 预混料吸湿曲线
Fig.1 Moisture curve of premix
从
预混料吸湿后其复合材料超声扫描结果见
图2 试样探伤结果
Fig.2 Ultrasonic result of specimen
复合材料的微观形貌如
图3 试样扫描电镜照片
Fig.3 SEM images of specimen
从
图4 镁酚醛树脂的黏度-温度曲线
Fig.4 Viscosity-temperature curve of Mg-phenolic resin
预混料经过高湿处理和未处理的的复合材料扫描电镜照片见
图5 试样扫描电镜照片
Fig.5 SEM images of specimen
（1）在高湿状态下，预混料吸湿压制成的复合材料，经无损检测、SEM分析发现内部存在缺陷。形成缺陷的主要原因是一部分水分在树脂固化时，成为气孔，形成Ⅱ类区；另一部分进入纤维，削弱树脂和纤维界面粘结力，严重时出现脱粘，形成Ⅲ类区。
（2）预混料吸湿后的复合材料力学性能测试结果表明：压缩强度、拉伸强度、冲压剪切强度分别降低约60％、55％、15％；而弯曲强度却相近，这说明预混料吸湿产生的内部缺陷对拉伸强度，压缩强度及冲压剪切强度影响较大，对弯曲强度影响较小。
参考文献
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