聚合物基复合材料在自然环境下使用，性能会受到许多环境 因子（如紫外辐射、氧、臭氧、水、温度、湿度、化学介质、微生物等）的影响。这些环境因子通过不同的机 制作用于复合材料，导致其性能下降、状态改变、直至损坏变质，通常称之为“腐蚀”或“老化”。环境因素对复合材料性能的影响主要是通过树脂基体、增强纤维以及树脂/纤维粘接界面的破坏而引起性能的改变。目前，环境作用下的聚合物基复合材料性能研究方法有自然老化和人工加速老化2种，研究内容可归结为湿热老化、化学侵蚀、大气老化3个主要方面。

 

 

湿热老化过程中聚合物基复合材料的吸湿主要涉及4个方面：水分子在树脂基体中的扩散，水分子沿纤维基体界面的毛细作用，水在孔隙、微裂纹和界面脱粘等缺陷中的聚集，水向增强纤维微裂纹的吸附、渗透。温度的变化会显著影响吸湿过程，吸湿的水分在温度协同下与复合材料各组分相互作用，发生一系列物理和化学反应，在宏观上表现为复合材料性能的改变。

 

湿热老化不仅会引起复合材料尺寸、质量的变化，降低复合材料层间剪切强度、拉伸强度、压缩强度、破坏应变、弯曲强度、刚度等主要的静力学性能，还会使玻璃化转变温度、冲击韧性、模量等动态力学性能显著改变，抗疲劳性能明显降低。研究表明，复合材料的吸湿过程显著地影响其力学性能，吸湿量是表征温度和湿度对复合材料力学性能影响程度的关键性指标。纤维体积分数与纤维的铺层方向对复合材料吸湿量有很大影响，同等条件下，纤维体积含量高的，材料的吸湿量相对低；低铺层角的复合材料比搭铺层角的复合材料吸湿量要大。

 

 

聚合物基复合材料在化学介质（酸、碱、盐、有机化学溶剂等）环境中使用，性能也会受到显著影响。与湿热老化对复合材料的作用相比，酸、碱、盐及有机溶剂对复合材料的作用要强烈得多，表现为使复合材料性能发生变化的程度高、速度快。化学介质对复合材料的作用除向材料内部扩散、渗透引起聚合物基体溶胀增塑外，还主要体现在与复合材料各组分发生化学反应导致材料结构、性能的破坏。

 

化学介质对聚合物基体有2种作用方式：化学介质扩散或经吸收而进入树脂基体内部，导致树脂基体性能改变，称为物理腐蚀；化学介质与树脂基体发生化学反应，如降解或生新的化合物等，从而改变树脂基体原来的性质，称为化学腐蚀。化学介质受基体表面微裂纹的吸附作用，经扩散和渗透进入复合材料内部，使基体溶胀，导致界面承受横向的拉应力，使界面结力降低，影响复合材料性能这一过程主要是物理腐蚀。化学介质对基体的化学腐蚀包括氧化腐蚀、水解腐蚀，此外还有侧基的取代、卤化等。

 

化学介质经扩散和渗透进入复合材料内部后，主要通过以下几种方式破坏界面：1）使基体溶胀，导致界面承受剪应力，使界面结合力下降；2）与界面相互渗透区物质发生化学反应，破坏界面多层结构；3）从界面析出可溶物质，在局部区域形成浓度差，从而产生渗透压。

 

对复合材料耐腐蚀性起决定作用的是复合材料基体的性质，但是化学介质通过纤维/基体界面的吸附、纤维表面微裂纹的吸附可直接作用于增强纤维，严重破坏纤维与界面的相容性。

 

 

聚合物基复合材料在大气环境中使用，除受到温度、湿度协同作用和化学介质的侵蚀作用外，还主要受到紫外辐射、降水、氧和臭氧、温度、微生物等的作用，统称为复合材料的大气老化。从某种意义上来说，大气老化是湿热老化、化学侵蚀、光氧老化（紫外老化）、热氧老化和微生物降解的综合。目前，对聚合物基复合材料大气老化的研究主要采用人工气候加速老化试验方法。

 

相对于湿热老化和化学侵蚀，对大气环境下聚合物基复合材料的紫外老化和热氧老化研究较少，国内外一些学者的研究结果认为紫外辐射与热氧老化主要引起高分子聚合物基体材料的老化，使其性能显著下降，而对纤维材料的性能基本无影响。高聚物在大气环境中使用，空气中氧气的作用非常显著。在室温避光下许多高聚物的氧化反应十分缓慢，但在热、太阳光等作用下，反应却大大加速，因此热氧老化和光氧老化是高聚物材料大气老化中普遍的现象。

 

目前为止，还没有一种能完全涵盖自然大气老化各因素的人工大气加速老化方法。Shokrieh 等研究了纯粹的紫外辐射下玻璃纤维聚合物复合材料力学性能的变化。结果显示，紫外辐射会降低基体的拉伸与剪切强度、刚度、破坏应变等性能。