纤维增强形状记忆聚合物复合材料的热变形行为

顾建平^1,2，孙慧玉²，张小朋¹，濮琦³

1. 南京工程学院材料工程学院江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室2. 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室3. 苏州混凝土水泥制品研究院江苏省高耐久混凝土工程技术研究中心

摘 要：通过将热力学内变量理论与Adam-Gibbs结构松弛模型相结合的方法,构建了适用于描述非晶态形状记忆聚合物（SMP）玻璃化转变过程中热变形行为的模型。在此基础上,利用复合材料细观力学分析方法进一步建立了纤维增强形状记忆聚合物复合材料（SMPC）热膨胀系数模型。模型中考虑了温度变化对基体弹性模量和泊松比在玻璃化转变过程中的影响。研究了一种含T300碳纤维增强相SMPC的热变形行为,结果表明,SMPC的各向热应变在升降温阶段几乎一致,仅在玻璃化转变附近微小分离;较快降温率导致的低温态热应变略小,而较快升温率导致平衡态温度更高; x向热应变随纤维倾角增大而增大,随纤维含量增大而减小。研究结果可对纤维增强SMPC的设计与应用提供一定理论参考。

关键词：形状记忆聚合物复合材料;纤维;热变形;玻璃化转变;结构松弛;