文章摘要:采用电化学交流阻抗方法（EIS）研究了T700/VE碳纤维复合材料在3.5%NaCl溶液中开路电位（OCP）及两种阴极极化（-600 mVSCE、-1200 mVSCE）条件下失效过程的电化学阻抗特征,结合开路电位、增重、扫描电镜析（SEM/EDS）等方法对复合材料的失效机制进行了分析。结果显示,T700/VE复合材料在在开路电位下浸泡205 d阻抗谱变化不大,低频阻抗（|Z|0.01Hz）值仅降低半个数量级,吸湿率很低（0.2%）,电镜照片显示材料表面没有遭受明显的破坏,显示出T700/VE复合材料在开路电位下稳定性很好,具有很强的抗劣化性能。而阴极极化条件下复合材料的低频阻抗值|Z|0.01Hz下降很快,在-600m V条件试验65 d下降三个数量级,吸湿率增大（0.25%）,-1200 mV条件下165 d阻抗下降两个数量级,吸湿率为0.38%,电镜下显示试样表面局部破损较严重,部分树脂发生脱落,表明阴化极化幅度增大材料的破坏更加严重。阴极极化不仅促进溶液在树脂内的渗透,同时在阴极极化过程中氧还原反应产生的氢氧根离子使碳纤维周围局部环境的pH升高,从而破坏纤维与聚合物基体的界面稳定性,过氧化物等中间产物也会破坏聚合物基体。阻抗解析结果显示,低频阻抗和聚合物电容Qpo的变化均与增重结果具有较好的一致性,EIS可以用来监测复合材料的吸水与劣化。研究还发现,中频区域的相位角与低频率阻抗的变化趋势相一致,因此中频区相位角法或可成为一种碳纤维复合材料失效程度的快速测试与评价方法。

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论文DOI:10.26914/c.cnkihy.2020.028211

论文分类号:TB33