聚合物基复合材料以其优异的性能,在工业生产中受到广泛应用。作为火电烟囱内衬,面对复杂的服役环境,复合材料具有耐化学腐蚀、质轻高强、高模量、耐候性和可设计性等优点,是火电烟囱内衬的理想材料。虽然复合材料具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性能等,但是其热学性能相对较差。作为烟囱内衬,复合材料受到温度老化后,其性能变化仍需要进行深入研究。因此,对于复合材料应用于烟囱内衬方面,本文将从以下三个方面进行展开研究:温度对其力学性能产生怎样的影响、如何改善/提高其力学性能和温度对改性后的复合材料性能的影响研究。一、温度对复合材料力学性能产生的影响。本文采用正交试验法,研究不同温度、不同时间和偶联剂含量对剪切性能、弯曲性能和质量损失率的影响。同时,研究了不同温度对孔隙率的影响规律,得出温度会直接导致树脂基体的分解、孔隙增多,进而导致复合材料的各项性能下降。虽然复合材料受温度影响总体性能呈下降趋势,但是不同因素对不同力学性能产生的影响程度不同。偶联剂含量的增加会有限改善复合材料的质量损失率;温度因素对弯曲强度的影响程度较大,材料的后固化行为会影响弯曲性能的变化趋势;剪切性能与热老化时间密切相关,16h相比8h热老化后的剪切性能均值提高了 10.2%。二、纳米填料对复合材料力学性能的改善。将纳米Si颗粒通过树脂后加入法加入到GFRP中。首先,通过超声将纳米颗粒分散到固化剂中。然后,通过机械搅拌将树脂加入到固化剂中,得到纳米Si浊液。最后,通过VARTM工艺进行固化成型。实验表明,V字型剪切强度随着纳米含量的增加,呈现先增加后下降的趋势。通过MATLAB进行曲线拟合得到二次解析函数,通过拟合函数进行预算不同含量下的剪切强度。复合材料的弯曲强度也随着纳米含量的增加呈现升高后下降的趋势。复合材料的微观表现,树脂通过成键的方式加强纳米Si与纤维的界面强度,进而改善力学性能。三、温度对改性后的复材性能的影响研究。通过动态热机械分析仪(DMA),分析了掺杂前、后的弯曲模量、单悬臂模量的变化。通过纳米Si的改性,初始温度下的弯曲储能模量E’提高了约11%,而单悬臂梁储能模量E’提高了约9%。复合材料的力学性能均随着温度的升高而发生玻璃化转变,从复合材料的刚性状态逐渐转变为弹性状态,期间伴随着模量的损耗。同时,纳米Si填料的掺杂也会对玻璃化转变温度(Tg)产生一定的影响。本文通过研究温度对火电烟囱内衬的影响,找到了不同影响因素对复合材料力学性能的影响程度。同时,提出一种复合材料改性方式,使其更能符合烟囱实际的服役情况,为实际应用提供有价值的参考。