玻璃鋼在海洋環(huán)境下的腐蝕機(jī)制和性能演變規(guī)律.pdf

1、玻璃鋼復(fù)合材料(FRP)以其優(yōu)異的耐蝕性能在海洋領(lǐng)域中的應(yīng)用正逐漸受到我國(guó)及世界科學(xué)家的重視，但是由于高分子材料的腐蝕問題不如金屬材料腐蝕問題研究得那么深入和廣泛，還有腐蝕數(shù)據(jù)的缺少等都限制了FRP在海洋領(lǐng)域上的應(yīng)用。
　　本文通過整理和總結(jié)乙烯基樹脂在海洋環(huán)境下使用的材料腐蝕基礎(chǔ)理論，分析 FRP發(fā)生腐蝕的形式和歷程；模擬自然環(huán)境試驗(yàn)和加速試驗(yàn)認(rèn)識(shí)腐蝕的規(guī)律和機(jī)理，著重于溫差、濕度、鹽度和滲透等因素對(duì)材料腐蝕性能的影響規(guī)律研究，

2、既進(jìn)行單因子(溫度、鹽度、濕度)模擬加速實(shí)驗(yàn)，又要分析多因素(應(yīng)力+濕度)模擬加速實(shí)驗(yàn)，找出其單一作用機(jī)制及協(xié)同效應(yīng)；通過材料表觀狀況、理化性能、微觀結(jié)構(gòu)的變化評(píng)價(jià)防腐性；在積累數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立 FRP在海水環(huán)境下的腐蝕評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為腐蝕試驗(yàn)、材料和工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)和規(guī)范；根據(jù)腐蝕動(dòng)力學(xué)方程和環(huán)境因子影響經(jīng)驗(yàn)方程，適當(dāng)選擇和簡(jiǎn)化參量，建立腐蝕壽命預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行驗(yàn)證。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，高聚物及其復(fù)合材料的腐蝕是一個(gè)弛

3、豫過程。乙烯基樹脂在海洋環(huán)境下主要受到濕氣、溶脹、應(yīng)力和化學(xué)腐蝕。濕氣滲透作用遵循Fick第一定律的，并只與環(huán)境的濕度和高聚物的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與溫度等無(wú)關(guān)，試驗(yàn)材料的濕度影響因子1f≈。溶脹腐蝕使材料的體積變化較大，對(duì)材料的力學(xué)性能破壞是非常顯著的，尤其是彈性模量，而且高聚物材料的溶脹速率是由材料內(nèi)部空穴和大分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)決定的，與介質(zhì)小分子的擴(kuò)散無(wú)關(guān)；用Fick第二定律的Guass解、橡膠彈性理論和高分子溶液理論解釋溶脹的微觀機(jī)理，計(jì)算

4、出試驗(yàn)材料溶解度參數(shù)δ=20.2(J/cm3)1/2，與海水溶劑之間的相互作用參數(shù)0.55χ=，這些試驗(yàn)結(jié)果與理論是比較吻合的。通過紅外光譜分析，材料的化學(xué)腐蝕沒有新的元素和結(jié)構(gòu)的增加，主要的化學(xué)腐蝕形式是水解和氧化。應(yīng)力腐蝕主要是減少了高聚物材料的應(yīng)力松弛時(shí)間和蠕變時(shí)間，降低材料的使用壽命，同時(shí)應(yīng)力對(duì)纖維的裂紋生長(zhǎng)有決定的作用，加快了FRP斷裂破壞速率。根據(jù)應(yīng)力與濕氣的協(xié)同作用的Wiederhorn經(jīng)驗(yàn)公式建立了應(yīng)力、濕度、時(shí)間和溫度