三元乙丙橡胶老化与气候关联性及老化程度全国分布预测

利用三元乙丙橡胶( EPDM)在我国11个典型大气站点暴晒3年的老化数据及气候环境数据,基于对EPDM老化行为分析以及气候环境对EPDM作用机制,探究EPDM老化与气候因子之间的关联性。通过因子分析与逼近理想解排序法,将多个老化指标转化为综合老化值;由灰色关联度分析,得到影响EPDM老化的关键气候因子为辐照度、湿度、温度和降雨;通过BP人工神经网络,建立EPDM综合老化值与气候因子间关联模型。利用我国97个地市级城市气象数据,预测EPDM在未试验地区综合老化值,可视化得到EPDM在我国的老化分布图。图形表明,EPDM在我国西部地区,新疆南部、云南南端、广东南部、海南、台湾等地区老化程度较严重。     

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.     

团状模塑料增强三元乙丙橡胶

以三元乙丙橡胶(EPDM)为连续相(基相),团状模塑料(DM C)为分散相(增强相)制备EPDM/DM C复合材料;测定了试样性能,并确定最佳配比。结果表明:EPDM与DM C相容性较好,可进行共硫化;mDM C/mEPDM=100/90时,共混物的力学性能和耐热老化性能较好;用过氧化二异丙苯(DCP)为硫化剂,试样的耐热老化性能较好,硬度和扯断伸长率无明显变化,用过氧化二苯甲酰(BPO)为硫化剂,试样的扯断伸长率和耐热老化性能有明显改善。改性后复合材料的综合性能兼有两种材料的优点。     

丙烯酸聚氨酯涂层的紫外老化行为

针对丙烯酸聚氨酯防腐涂层进行紫外加速老化实验,采用光泽度、色差检测以及SEM、FTIR分析,结合交流阻抗谱法(EIS),研究丙烯酸聚氨酯涂层的紫外老化行为.结果表明:用光泽度表征涂层光降解程度更灵敏;由接触角及色差等变化规律可将丙烯酸聚氨酯涂层紫外老化分为前期(慢速光老化)、中期(快速光老化)和后期(慢速光老化)三阶段.对涂层进行表面化学分析认为丙烯酸聚氨酯的紫外光降解主要是O—CH键及C—N键断裂导致的;涂层表面形貌和性能与EIS结果对比分析显示丙烯酸聚氨酯涂层发生明显降解之前防护性能已经明显下降.     

EPDM橡胶海洋大气环境室内外表观老化性能的对比研究

采用光泽度、扫描电镜和傅里叶变换红外分析技术等研究了三元乙丙橡胶(EPDM)在西沙大气暴晒和室内加速老化试验条件下的表观形貌及结构的变化,探索了室内外老化表观性能的相关性.结果表明:盐雾试验条件下光泽度基本没有变化;荧光紫外试验中光泽度在开始阶段就快速下降,最后趋于平稳;在西沙大气暴晒条件下,初始阶段变化趋势并不明显,随着老化时间的增加,光泽度值下降.紫外-盐雾复合循环试验条件下光泽度变化趋势与西沙大气条件下相似,说明西沙大气暴晒试验和紫外-盐雾复合循环试验具有很好的相关性,基于光泽度分析,紫外-盐雾复合循环试验的加速倍数是25～26.红外光谱显示在西沙大气暴晒试验和紫外-盐雾复合试验中可能有β-二酮的生成,盐雾试验条件下没有β-二酮的生成.     

三元乙丙橡胶热氧老化后的力学性能

针对黏贴在火箭发动机壳体内表面作为耐烧蚀隔热保护材料三元乙丙的老化问题,研究了硫磺、含硫化合物、过氧化物等硫化体系对老化性能的影响.利用SEM微观检测手段和宏观力学性能实验研究了过氧化物硫化体系EPDM热氧老化前后的表面形貌、表面组分相对含量、压缩永久变形、压缩应力松弛特性等.研究结果表明:过氧化物硫化体系使EPDM橡胶内生成性能更为稳定的C-C交联键,耐热性能最好;EPDM橡胶的热分解为一步降解,老化前后样品各温度阶段的失重量、全温度范围内总的失重量以及最大热分解温度均无明显差异;通过表面组份分析可知,老化中增塑剂（癸二酸二丁酯）出现了向表面迁移的现象,但没有发生明显的挥发;采用过氧化物硫化体系的EPDM橡胶老化后,压缩永久变形保留率、压缩应力松弛和拉伸强度三种性能均有一定程度的劣化,且老化温度越高,变化程度越大.      

聚氨酯薄膜紫外/臭氧环境的老化行为

采用旋涂法制备了纯聚氨酯薄膜(PU)和紫外吸收剂UV-531改性聚氨酯薄膜(M-PU).使用本课题组自行研制的老化装置进行单一紫外辐照、单一臭氧气氛以及紫外/臭氧综合老化实验.利用色差、黄色指数、紫外可见光谱和傅里叶变换红外光谱表征薄膜在不同环境中的老化行为.测试结果表明:紫外和臭氧对PU和M-PU薄膜都表现出显著的协同老化效应;添加质量分数为0.25%的UV-531,能提高聚氨酯薄膜在紫外环境、紫外/臭氧综合环境以及臭氧环境中短期暴露时的耐黄变性能.在单一紫外辐照、单一臭氧气氛以及紫外/臭氧综合老化期间,两种薄膜中氨酯结构均随着暴露时间的增加而逐渐减少.     

老化方式对聚氨酯涂层钢板失效行为的影响

运用四种加速方法对聚氨酯有机涂层钢板进行老化,并通过涂层的表观性能和电化学特征对比研究了老化方式对涂层失效的影响.紫外老化对涂层光泽的影响最大,老化32 d失光度达85.7%.盐雾实验前期线性极化阻力Rp迅速下降,后期由于盐膜的生成使得Rp保持稳定;氙灯和盐雾混合老化的光泽度和Rp的变化规律都表现为实验前期与光老化相似,后期则与盐雾实验相类似.此外,拟合不同老化方式的电化学交流阻抗谱发现：混合老化前期主要受氙灯影响,与单一氙灯老化的等效电路一致,表现为两个时间常数;后期产生盐膜,出现三个时间常数.     

紫外光老化PP/纳米CaCO_3复合材料结晶与熔融行为研究

用DSC和WAXD研究了紫外光老化PP/纳米CaCO3(PP/CC)和相容剂改性PP/CC复合材料的结晶与熔融行为,结果表明随着紫外光老化时间增加,PP熔融温度逐渐降低,结晶度先增加后趋于稳定;PP结晶温度先提高后降低,PP/CC结晶温度降低,相容剂改性PP/CC降低更加明显。紫外光老化PP/CC结晶温度高于纯PP,表明CC对老化PP还具有异相成核作用。未光照的PP-g-MA和POE-g-MA改性PP/CC结晶温度高于未改性的,归结于相容剂与CC相互作用形成的钙盐的异相成核作用;但紫外光老化后PP结晶温度低于未改性PP/CC的,归结于钙盐受到紫外光的作用,失去对PP结晶的异相成核作用和诱导PP生成β晶的能力。     

自然老化作用下聚氯乙烯纳米塑料的形成及邻苯二甲酸酯类添加剂的释放

自然老化作用可以促进环境中纳米塑料的形成以及塑料中添加剂的释放,增强了塑料的生态风险以及人体健康风险。利用室外模拟实验,以典型的聚氯乙烯(PVC)塑料为研究对象,研究了自然老化作用下PVC塑料表面结构特征的变化,纳米塑料的形成以及邻苯二甲酸酯类添加剂的释放特征。结果表明：老化过程使得PVC发生了脱氯化氢和氧化反应,使得C=C键增多,并且形成了新的—OH和C—O键,显著增加了C=C指数、—OH指数和C—O指数。自然老化作用下,光照50 d时,水中纳米颗粒浓度由起始时的7.5×10⁶个/mL增加到9.5×10⁷个/mL;PVC塑料质量由3 200μg减少到2 000μg,质量损失率达到37.50%;体系的主导粒径明显降低,由起始时的约219.3 nm减小到约176.6 nm;三种邻苯二甲酸酯类添加剂在水中浸出浓度的大小顺序为邻苯二甲酸二丁酯(DBP,27.40μg/L)>邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP,9.69μg/L)>邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP,5.68μg/L),塑料中添加剂的含量及性质均对其浸出能力具有重要影响。     

改性废旧硅橡胶复合绝缘子胶粉与三元乙丙橡胶(EPDM)共混物的性能研究

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）和六亚甲基四胺/氯化铁/氯化亚铁混合物（混合改性剂）分别改性废旧硅橡胶复合绝缘子胶粉,利用衰减全反射傅立叶变换红外光谱（ATR FT-IR）和热失重分析（TGA）表征了KH570改性废胶粉的效果,并将其掺入到三元乙丙橡胶（EPDM）中制备共混物。研究了KH570和混合改性剂改性废胶粉对共混物硫化特性和力学性能的影响,通过扫描电子显微镜对共混物的断面形貌进行了分析,结果表明：经过KH570改性,成功在胶粉表面引入活性反应官能团;KH570和混合改性剂都是废旧硅橡胶复合绝缘子胶粉的有效改性剂,其中填充KH570改性胶粉的共混物在硫化性能和力学性能上均有显著提高,界面相容性也更好;随着废胶粉填充量的增大,共混物的力学性能下降。综合考虑共混物成本与性能关系,KH570改性胶粉的用量为10份时（以总橡胶质量为100份计）,共混物的综合力学性能最好。     

基于粘度和延度变化的沥青抗老化性能评价方法

针对当前道路沥青的抗老化性能评价方法的不足,研究了5种道路沥青老化过程中的粘度和延度的变化规律,提出了基于135℃粘度和15℃延度的沥青抗老化性能评价方法,并建立了评价沥青抗老化性能的老化度和抗老化系数指标。研究结果表明:该评价方法及指标可以区分不同沥青在整个老化过程中的抗老化性能,评价指标中老化度可以评价不同老化时间的老化程度,有助于预测沥青路面在老化作用下出现开裂病害的时间;抗老化系数体现了沥青本身的抗老化性能,为沥青的选择提供了依据。     

复配抗紫外光老化剂对改善沥青光老化性能的影响

采用紫外光耐候实验箱加速老化系统模拟沥青自然环境下紫外光老化,通过对沥青光老化前后针入度、软化点和延度性能的测试以及FTIR（Fourier Transform Infrared）红外光谱检测,对比分析了复配抗紫外光老化剂对提高沥青抗紫外光老化性能的影响,并对其机理进行了分析,研究结果显示,在一定的老化环境下,添加抗紫外光老化剂的沥青试样老化后与基质沥青老化后相比,针入度增加,软化点减小,延度增加,其抗老化性能有显著提高;添加复配添加剂质量百分比为5％A＋1.5％B的沥青试样,三大性能指标变化百分比较大且羰基特征吸收峰减弱,改善沥青的抗光老化性能较好。     

粉煤灰/EPDM混炼胶对聚丙烯力学性能及加工性能的影响

将发电厂的废料粉煤灰粉碎至微米级后与三元乙丙橡胶(EPDM)混炼，由此制得的混炼胶再与聚丙烯树脂进行熔融共混，经注射成样条后分别测试其冲击强度和拉伸强度。结果表明添加此混炼胶能显著地改善聚丙烯的韧性，而且由于刚性粉煤灰的加入减少了因韧性增加所导致的拉伸强度下降；同时熔融指数及密炼试验表明，共混体系的加工流动性能没有太大变化。利用含有粉煤灰的混炼胶填充聚丙烯是提高粉煤灰利用价值的有效途径。     

热老化条件下公路桥梁板式氯丁橡胶支座抗剪试验

利用高温试验箱模拟热老化过程,对氯丁橡胶支座进行20,40,60和80 d的热老化处理,进行抗剪试验.通过对比分析,研究热老化对氯丁橡胶支座的抗剪承载力、极限抗剪强度、水平等效刚度以及抗剪弹性模量的影响.结果表明:氯丁橡胶支座在热老化处理后,比标准试件更易发生脆性破坏,且钢板外露、层状破坏、裂缝等剪切破坏现象更为严重.随着热老化程度加深,氯丁橡胶支座抗剪承载力、极限抗剪强度、水平等效刚度和抗剪弹性模量逐渐降低.采用最小二乘法对50年的抗剪强度和抗压弹性模量进行了分析,由其衰减曲线和衰减函数可知,衰减变化趋势基本符合指数函数规律.     

改性氮化铝／三元乙丙橡胶复合材料导热性能和力学性能的研究

选用三元乙丙橡胶（EPDM）为基胶,氮化铝（A1N）为导热填料,通过酚醛树脂（PF）对氮化铝进行表面改性处理,增加其在橡胶基体中的分散性。利用接触角和TGA测试表征改性效果。将改性前后的氮化铝分别填充到三元乙丙橡胶中,研究酚醛树脂改性氮化铝对复合材料的导热性能及力学性能的影响规律。结果表明：改性后氮化铝表面自由能均减小,氮化铝表面包覆了有机基团,减弱了其在橡胶基体中的团聚作用。热分解曲线可以说明,3种改性配比（1#～3#,m（PF）：m（A1N）=1：5,1：4,1：3）氮化铝的酚醛树脂包覆量为1#〈2#〈3#,填充改性后氮化铝的复合材料导热性能均有不同程度的提高,而力学性能均有所降低。综合考虑,酚醛树脂改性氮化铝的最佳质量配比为m（PF）：m（A1N）=1：4。     

受边界约束的薄圆橡胶片的压缩和剪切特性

提出了一种计算上下两面受约束的薄圆橡胶片在竖向压力作用下的压缩刚度和剪应变分布的近似公式 ,讨论了中间开小圆孔的圆形橡胶片的力学性能 ,运用标准有限元程序STRAND 6分析了不同类型的薄圆橡胶片的压缩和剪切特性 .理论分析和有限元数值结果的比较说明了所提出的近似公式是可行的     

反式聚环戊烯橡胶合成及结构分析

对反式聚环戊烯橡胶（TPR）的合成进行实验研究,确定了催化剂制备及TPR合成工艺条件,对合成的TPR结构进行表征,结果表明：催化剂陈化后具有较高的活性及稳定性,甲苯及正己烷作为环戊烯聚合溶剂均有较好的效果。当催化剂WCl₆用量（相对于环戊烯的质量）为（2.5~3.5）×10^-6 mol/g,分子量调节剂与W物质的量的比为2~3,Al与W的物质的量比为1~3时,单体转化率大于78%,TPR反式结构含量（质量分数）约为85%,玻璃化转变温度小于-92℃,数均相对分子质量在10万~30万之间,相对分子量分布在1.5~2.5之间,满足通用胶的结构及分子量要求。