紫外线对玻璃纤维增强复合材料力学性能的老化研究

采用扫描电镜(SEM)、差式扫描量热仪和力学测试方法,研究了紫外线对玻璃纤维增强复合材料力学性能的影响.研究表明,随着紫外线辐射时间的延长,试样的拉伸强度和冲击载荷峰值总体上呈先上升后下降趋势,但冲击性能对紫外线的敏感程度要远低于拉伸性能.通过试样的Tg变化可以证明,短期紫外线辐射会引起试样的后固化,造成Tg及力学性能的上升;而长时间的光老化降解作用会导致大分子链断裂,造成Tg和力学性能的下降.     

强紫外线下超高分子量聚乙烯薄板材料的力学性能研究

为了预测和防止高海拔地区超高分子量聚乙烯材料在强紫外线作用下发生老化从而影响工程正常使用和造成严重安全事故,对暴露在室外环境下极容易受到紫外线作用而发生老化的高分子聚乙烯材料进行常温强紫外线人工环境下的老化处理。老化处理后的试样采用扫描透射电镜(EMS)分析其表面微观结构;并用拉伸试验机进行单轴拉伸,分析应力(σ)-应变(ε)曲线、拉伸强度(σ_b)、拉伸弹性模量(E)、断后伸长率(δ_n)及最大力;用ANSYS软件对不考虑温度影响下的试样进行交变荷载条件下的疲劳寿命分析。结果表明:随着强紫外线老化时间增加,应力(σ)-应变(ε)曲线无明显的屈服阶段,拉伸强度、拉伸弹性模量、断后伸长率及最大力的变化是先下降然后逐步趋于稳定,而强紫外线照射时长对疲劳寿命影响不明显。该结果为超高分子量聚乙烯薄板的工程安全应用提供参考。     

硬质聚氯乙烯的热老化性能研究

采用力学性能测试、扫描电镜、红外光谱(FT-IR)等方法研究了硬质聚氯乙烯的热老化性能. 结果表明:随着热老化时间的增加, 试样表面颜色逐渐变深, 其拉伸强度变化不大, 断裂伸长率呈先快速后平缓下降.     

电老化与加速水树老化对交联聚乙烯绝缘理化特性的影响

为了研究电老化(ETA)和加速水树老化(AWTT)对交联聚乙烯(XLPE)绝缘理化特性的影响,分别对ETA和AWTT的实际电缆试样进行红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和热质量分析(TG)测试,分析其理化特性随着老化的变化规律。建立了AWTT的微观模型,从微观形态变化、陷阱的形成角度对老化机理进行了深入分析。结果发现:ETA和AWTT试样绝缘内R1R2CCH2、—OH键均出现上升趋势,AWTT试样羟基增长速率大于ETA试样,而两种老化过程中双键的增加速率相当;ETA试样电缆绝缘结晶度先上升后下降,AWTT试样电缆绝缘结晶度呈下降趋势;ETA与AWTT都使得绝缘热稳定性下降,ETA试样的微分热质量(DTG)曲线未出现分峰现象,AWTT试样DTG曲线在老化后分裂出多个峰,老化时间越长分裂的峰越多。对试验结果进行分析,在老化过程中,理化特性的变化规律可以由微观模型结合陷阱的变化进行合理解释,老化过程中产生的陷阱对绝缘性能产生重要影响。     

三元乙丙橡胶的人工气候老化

利用氙灯人工气候箱对三元乙丙橡胶(EPDM)进行人工气候老化实验,采用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和色度计研究了人工气候老化对EPDM化学结构、表面形貌、力学性能和颜色的影响. 结果表明:在氙灯人工气候环境中老化90d后,EPDM表面生成一层厚度约2μm的氧化膜,其组成包括有C-O-C/C-OH、CO和O-CO;交联密度随老化时间的变化基本呈线性增加;随老化时间的延长,试样表面粗糙度增加,有孔洞和微裂纹生成,拉伸强度、撕裂强度和硬度增加,EPDM试样表面变红变黄,亮度增加.     

紫外老化对双酚A型环氧树脂综合性能影响

为了研究紫外线对以环氧树脂及其复合材料的影响,本文以双酚A型环氧树脂为研究对象,利用氙灯老化箱对双酚A型环氧树脂进行加速老化试验,研究了紫外老化对其电气、力学及热学性能的影响。实验结果表明,经28天紫外老化后,热分解后的质量残余减少,这是由于紫外及热的作用使得部分区域的环氧树脂由原先的致密网络结构转换为游离的自由基,形成了局部的缺陷。对力学性能的测试结果显示样品的弯曲强度下降至原有强度的74%,拉伸强度下降至原有强度的79%,说明老化后的双酚A型环氧树脂出现了局部的微观缺陷导致其承受外力破坏的能力有所减弱,但仍保持有较高的力学强度;对电气性能的测试结果显示样品的击穿电压下降14.8%,介质损耗因数上升12.7%。经紫外老化后,环氧树脂的热学、力学及电气性能均有一定程度的下降,但整体上性能下降程度不大,说明双酚A型环氧树脂具有一定的耐紫外老化性能。     

渗硼对钢材机械性能的影响

本文研究了固体渗硼对钢材(20CrMo,45,T8及 GCr15)机械性能的影响。渗硼后得到Fe_2B或 FeB Fe_2B渗硼层。本研究进行了渗硼试样的拉伸、多次冲击以及旋转弯曲疲劳试验,并与未渗硼试样进行比较。其结果为:(1)对于低碳合金钢(20CrNiMo、20CrMo),渗碳对拉伸强度及多次冲击抗力的影响很小,韧性有所下降;渗硼后进行淬火及低温回火处理,使强度及韧性均下降。(2)对中碳结构钢(45),渗硼对拉伸强度及多冲抗力影响也很小,韧性也有所下降。渗硼后经淬火高温回火,刚拉伸强度有所增加,塑性稍有下降。若渗硼后再经淬火及低温回火,拉伸强度及塑性均有显著降低。45钢渗硼后,疲劳强度提高,单相时提高更多。(3)对于高碳工具钢T8及滚动轴承钢GCr15,渗硼后拉伸强度及塑性均下降,后者下降幅度更大;多冲抗力也有所下降。     

拉伸应力作用下聚氯乙烯涂层膜结构材料的户外老化性能

以聚氯乙烯(PVC)涂层膜结构材料为研究对象,在无应力(0%)以及5%,10%和20%3种载荷水平的应力作用下,对膜结构材料进行了为期7个月的户外老化试验.在老化过程中对膜结构材料的白度、表面形态、拉伸性能进行测试,并对老化后的产物进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析.试验结果表明:载荷水平20%的应力作用下老化7个月时,白度值下降19.81%,断裂强力保持率下降10.63%,而断裂伸长率仅下降8.89%,但此应力作用下PVC涂层表面老化4个月就能明显观察到裂纹的出现,即应力作用下试样表面涂层的白度值、表面形态变化都相对较明显,而拉伸性能变化不很明显.FTIR分析结果表明:不同应力作用下试样的光氧老化机理没有发生变化,羰基指数的变化说明应力作用加速了涂层膜结构材料的老化.     

黎蒴栲/PVC复合材料湿热氧稳定性的研究

采用气候箱设置温湿度交变的循化对木塑复合材料进行湿热氧老化试验,结果表明不同光稳定剂对黎蒴栲/PVC复合材料各项力学性能影响显著。湿热氧老化后木塑复合材料弯曲性能和拉伸强度均大幅度下降;拉伸断裂伸长率和冲击韧性,添加了受阻胺和UV300的稍有上升外,其余的稍有下降;并通过FTIR谱图分析湿热氧老化前后基团的变化,得出湿热氧老化机理。     

非概率可靠性的拉伸载荷下飞机含孔复合材料安全性分析

针对拉伸载荷作用下飞机含孔复合材料易发生损伤失效的问题,为研究穿透型圆孔对复合材料安全性的影响,根据某型飞机实际使用的碳纤维复合材料,设计了无孔和含孔试样进行拉伸试验,获得宏观拉伸性能参数,对比分析穿透型圆孔对拉伸性能的影响;基于非概率可靠性分析方法,采用最小无穷范数指标,分别对训练强度提高前后的拉伸强度可靠性进行计算与分析,并总结了复合材料安全性分析方法。结果表明：穿透型圆孔会导致该复合材料拉伸强度的大幅下降,而对拉伸刚度影响不大,且拉伸强度下降率与孔径成正比;穿透型圆孔会引起该复合材料拉伸强度可靠性的大幅下降,下降程度随孔径的增大而增大;训练强度提高后,可靠性进一步下降,三种孔径的复合材料拉伸强度可靠性均降至1以下,严重影响复合材料安全性。     

考虑紫外辐射的交互老化对SBR 改性沥青流变性能的影响及其老化机理

考虑到紫外老化对丁苯橡胶SBR改性沥青性能的影响,分别采用2种交互老化方式(方式一:SBR改性沥青+旋转薄膜烘箱老化RTFOT+加压加速老化PAV+紫外老化UV;方式二:SBR改性沥青+RTFOT+UV+PAV)制备老化沥青,并对老化后5种沥青进行动态剪切流变试验DSR、蠕变劲度试验BBR、差示扫描量热试验DSC以及IR红外光谱分析。结果表明,经短期老化后的SBR改性沥青分别经历UV和PAV老化后的流变性能比较接近,但进一步分别经历PAV和UV老化后,其流变性能和老化程度变化显著,UV对于沥青的老化作用是非常明显的;不同老化顺序的交互老化结果也大不相同;相较于老化方式一,老化方式二对SBR改性沥青流变性能影响更显著;PAV和UV老化有着各自不同的老化机理,SBR改性沥青经历交互老化的实验结果正是这2种不同老化机理叠加的具体体现。     

三元乙丙橡胶紫外老化表观行为及纳米防老化剂作用机制

基于荧光紫外加速老化实验,追踪三元乙丙橡胶的老化过程,研究添加纳米防老化剂对材料表观老化行为和抗老化能力的影响,并利用傅里叶红外光谱和紫外吸收光谱分析纳米防老化剂的作用机制.随着老化时间的延长,试样表面粗糙度增加,色差和失光率变大,羰基指数上升,紫外吸收率下降.傅里叶红外光谱分析显示,表面二氧化硅膜包覆抑制了纳米二氧化钛的光催化作用,延缓了三元乙丙橡胶的老化进程.添加纳米防老化剂后,试样表面孔洞密度减少,色差和失光率分别降低0.97和22.29%,羰基指数下降0.06,紫外光吸收率升高3.92%,三元乙丙橡胶的抗紫外老化能力提高.     

云母增强聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的研究

本文采用熔融共混法制备PP/云母复合材料,通过自制紫外老化箱研究PP/云母复合材料紫外老化性能,并借助SEM照片等手段进行表征,研究表明：PP/云母复合材料拉伸强度、弯曲模量、弯曲强度都随云母含量的增加而增大,云母含量高达40%时,复合材料的强度都还有上升的趋势;云母的加入使得聚丙烯具有很明显抗紫外老化性能,其复合材拉伸强度和缺口冲击韧性的保持率近高达95%以上,UVB光辐照800 h内对复合材料力学性起到一定促进作用,这主要是由于云母片层结构产生偏光和干涉效应而导致。     

不锈钢表面生物膜电化学性质与稳定性

以天然水体为挂膜介质,在304号不锈钢表面培养生物膜.以多糖、脂磷为生物量表征参数,研究开路电位和不锈钢表面生物膜生物量的相关性,并使用扫描电镜表征生物膜形貌.此外,利用紫外线处理生物膜样品.结果表明,在一定开路电位范围内,不锈钢表面生物膜生物量与开路电位具有很好的拟合关系,开路电位可以作为生物量的检测手段.不锈钢表面生物膜具有一定的抗剥离能力,一旦形成将难以剥离.     

Interface enhancement of glass fiber/unsaturated polyester resin composites with nano-silica treated using silane coupling agent

Nano-silica treated with different kinds of coupling agent(KH550, A-143, A-151) was used to modify the surface condition of glass fiber, and then, the modified glass fiber/ unsaturated polyester resin(UPR) composites materials were prepared. Scanning electron microscopy(SEM), dynamic mechanical analysis(DMA), and impact test were used to characterize the composite materials' structure and properties. The morphology of composite materials shows that the adhesion between nano-silica and glass fiber is improved when silane coupling agent is added in. The DMA and impact test results show that silane coupling agent(especially KH550 and A-151) could effectively improve the composite's mechanical properties. When the dose of KH550 was 0.1%(m ︰m), the storage modulus and impact strength reached the maximum.     

人工加速老化对聚脲涂料防护性能的影响

针对聚脲涂料防腐涂层进行紫外加速老化实验,采用光泽度计、扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析并结合电化学阻抗谱(EIS)图谱,研究涂层的老化行为.结果表明:涂层的老化分为前期、中期和后期三阶段,涂层表面在老化中期变色较大.涂层的表面、断面SEM及EIS测试显示涂层中的微气泡阻止了涂层的老化裂纹向基体发展,涂层仍保持较好的防护性能.     

PBO纤维表面二氧化钛涂层的构建及其抗紫外光性能研究

为提高聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的抗紫外老化性能,以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)为桥梁,在PBO纤维表面构建二氧化钛(TiO2)涂层,并考察了纤维改性前后的表面形貌、界面剪切强度(IFSS)、以及紫外光照射前后的力学性能等变化.研究结果表明,在PBO纤维表面构建二氧化钛涂层后,PBO纤维与树脂的界面剪切强度提高了43.5%;PBO纤维的抗紫外光性能大幅增强,经200 h加速老化实验后其拉伸强度保持率提高了25%.     

金属玻璃Zr70Cu30常压热稳性的研究

本文利用由微机进行数据采集、显示和处理的差动扫描量热仪,并配以电阻测量,研究了金属玻璃 Zr70 Cu30的常压热稳性。测定了不同扫描速率下的晶化温度并求得晶化过程中几个阶段的晶化激活能;采取不同温度处理,测定了各温度下晶化量及相应的晶化激活能随时间的变化规律;在此基础上初步推测了该金属玻璃晶化过程的微观机制。     

固溶时效处理对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电子显微镜、X射线衍射、室温和高温压缩试验等方法研究了固溶时效对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响.Ni50Ti44Al6合金的铸态微观组织是由NiTi基体和沿晶界分布的网状组织构成.随着固溶温度升高,合金中的网状组织部分消失,第二相在基体中趋向于均匀的弥散分布;随时效时间延长,合金的强度先升高后降低.固溶时效处理能有效改善Ni50Ti44Al6合金的力学性能.最佳的处理制度为:合金在1150℃固溶6 h,水淬,再在700℃时效6 h.