应力-热氧作用下三元乙丙橡胶的老化行为

通过ATR-FTIR、超景深显微镜及力学性能、硬度、交联度测试分析,实时追踪了在应力-热氧老化场中三元乙丙橡胶(EPDM)的失效规律和微观结构演变过程。结果表明:EPDM的力学性能随老化时间增加而下降,试样表面逐渐变得粗糙,并出现明显裂纹,失去弹性;老化温度越高,性能劣化越快。在应力-热氧作用下,EPDM分子链被逐渐破坏,发生了降解、交联及氧化等反应,导致材料性能逐渐劣化。老化温度越高,分子链破坏程度越大,性能下降越显著。     

氧化诱导时间对高密度聚乙烯热氧老化特性的影响

研究了氧化诱导时间对高密度聚乙烯(PE-HD)在100℃人工热氧老化条件下老化特性的影响,比较分析了不同老化时间其主要力学性能如拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率的变化差异,考察了不同氧化诱导时间的PE-HD热氧老化过程中结晶度和氧化诱导时间的变化差异。结果表明,热氧老化初期,PE-HD分子链以交联为主,后期分子链以降解为主;在100℃热氧老化环境条件下,随着热氧老化时间的延长,PE-HD的氧化诱导时间越长,耐热氧老化性能越好,氧化诱导时间可作为PE-HD氧化稳定水平的相对量度。     

热氧老化对氯丁橡胶化学结构及性能的影响

对氯丁橡胶(CR)硫化胶进行热氧老化试验,研究100℃下老化时间对CR硫化胶化学结构、交联密度、溶胶质量分数及其相对分子质量分布、氯质量分数、拉伸性能的影响。结果表明,在热氧老化过程中,CR硫化胶的橡胶分子链发生氧化反应,化学结构发生明显变化。在老化初期,CR硫化胶的交联密度增大,溶胶质量分数和相对分子质量减小,橡胶分子链以交联为主;老化时间超过192 h后,CR硫化胶的交联密度减小,溶胶质量分数、相对分子质量及其分布指数增大,橡胶分子链氧化断裂增多;在老化过程中,交联及脱氯使CR硫化胶结构化越来越严重,导致CR硫化胶的拉伸性能明显降低。     

热氧老化对氯丁橡胶化学结构及性能的影响

对氯丁橡胶（CR）硫化胶进行热氧老化试验,研究100 ℃下老化时间对CR硫化胶化学结构、交联密度、溶胶质量分数和相对分子质量分布、氯质量分数、拉伸性能的影响。结果表明,在热氧老化过程中,CR硫化胶的橡胶分子链发生氧化反应,化学结构发生明显变化。在老化初期,CR硫化胶的交联密度增大,溶胶质量分数和相对分子质量减小,橡胶分子链以交联为主;老化时间超过192 h后,CR硫化胶的交联密度减小,溶胶质量分数、相对分子质量及其分布指数增大,橡胶分子链氧化断裂增多;在老化过程中,交联及脱氯使CR硫化胶结构化越来越严重,导致CR硫化胶的拉伸性能明显降低。     

在役埋地聚乙烯给水管道自然老化行为研究

研究了埋地聚乙烯（PE）给水管道在我国台州地区实际服役7~12年过程中的自然老化行为，采用红外光谱仪（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）等分析了管材在服役过程中不饱和基团含量、断链和支化程度、羰基指数、羟基指数等微观结构的变化趋势，考察了不同服役时间管材热稳定性、分子量、氧化诱导时间（OIT）、表面形貌、屈服强度和拉伸模量的变化规律。结果表明，埋地PE给水管道服役过程中，在抗氧化剂保护下，管材在最初服役7年内处于物理老化阶段，微观结构和宏观性能基本不变；服役7年后管材开始进入化学老化阶段，不饱和基团和断链特征峰含量逐渐增多，交联反应提高了管材的热稳定性和力学性能；服役至9年时，氧化程度急剧增加，自动氧化反应加剧，氧化产物酯羰基含量增多，断链成为主要反应，热稳定性和力学性能快速降低，管材表面形成明显的龟裂形貌；在管材服役过程中氧化产物主要为酯类物质，水分子会不断渗入管材内部；通过对氧化诱导时间曲线进行非线性拟合，计算出在服役状态下抗氧化剂耗尽时间为24.08年。     

PE100级管材专用树脂的结构与性能

通过熔体流动速率、差示扫描量热法分析、力学性能以及管材静液压试验等研究了3种PE100级管材专用树脂的结构与性能。结果表明:3种树脂在200℃条件下的氧化诱导时间均大于120 min,耐热氧老化性能良好;GC100S的熔流比为26.3,结晶度为60.1%,冲击强度为58.49 kJ/m~2,在80℃,5.4 MPa条件下的短期静液压测试耐压时间为348 h,均较其他两个试样好,为管材专用树脂的质量提升提供了技术支持。     

高低温循环场作用下三元乙丙橡胶结构与性能的变化

通过ATR-FTIR,超景深显微镜及力学性能、硬度、交联度测试分析,实时追踪了在高低温循环场作用下三元乙丙橡胶(EPDM)的微观结构和宏观性能演变过程。结果表明:在高低温循环场作用下,EPDM的分子链产生断裂降解,同时发生氧化反应,生成OH-、C=O、C-O-C等含氧基团;交联结构增多;试样表面逐渐变得粗糙,直至出现大量裂纹。相应地,随着老化时间增加,EPDM的力学性能下降,硬度增大。循环频率越低,性能劣化速率越快、幅度越大。     

阻燃型玻纤增强PA10T复合材料的热氧老化性能

采用溴化环氧树脂对聚对苯二甲酰葵二胺(PA10T)进行改性,并通过熔融共混法制备阻燃型玻璃纤维(GF)增强PA10T复合材料,采用人工加速热氧老化手段,研究了热氧老化对其力学性能的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的冲击断面形貌进行观察。结果表明,随热氧老化时间增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度均下降明显,分子链松弛过程减弱;老化10 d后,复合材料的弯曲弹性模量仅略有下降而储能模量达到最大值,表明在热氧老化初期PA10T分子链之间发生了微交联,但随老化时间继续增加,两者均下降明显。SEM结果表明GF与树脂基体之间界面粘接作用的强弱是影响材料热氧老化性能变化的主要因素。     

聚乙烯管材专用料耐高温水浴老化性能研究

以3种聚乙烯(PE)管材专用料(PEX-1,PE100,PERT-I)为研究对象,在95℃下进行水浴老化试验,通过差示扫描量热仪(DSC)、维卡软化温度测定仪、万能试验机研究了其耐热氧老化性能、热变形行为和拉伸性能。结果表明：在95℃下水浴老化1 440 h后,3个样品中,PERT-I的结晶度变化率最小(2.16%),氧化诱导时间(OIT)变化率最小(2.70%),维卡软化温度变化率最小(0.28%),表现出优异的耐热氧老化性能和热变形性能,同时,PERT-I的拉伸强度变化率和屈服强度变化率分别为15.06%,15.16%,可作为耐高温PE管材内衬层的备选材料。     

交联POE紫外老化行为研究

本文研究了不同交联剂含量下交联POE胶膜的紫外老化性能。结果显示,随着DCP含量的增加,残留的DCP逐渐增加,会加速交联POE的老化。在老化过程中会出现再交联现象,会导致透过率回升,当DCP含量为0.6phr时,透过率回升了34%,但对力学性能的影响较小,拉升强度下降了70%,撕裂强度下降了33%,没有因再交联过程而回升,老化后胶膜的表面出现裂纹,变得粗糙。在老化过程中发生了断链,生成了大量的酮基、酯基、羟基,这些基团导致了胶膜各性能的下降。     

聚乙烯醇缩丁醛薄膜老化机理研究

利用红外光谱和力学性能的变化研究了聚乙烯醇缩丁醛薄膜的热老化和紫外光老化机理,结果表明,在热老化及紫外光老化过程中,PVB薄膜的拉伸强度均是先增大然后再减小。这是由于在热老化过程中PVB薄膜发生了增塑剂的损失及PVB分子主链和侧链的断裂,而在紫外光老化过程中,主要是发生PVB分子链之间的交联反应,仅有少量的分子链发生断裂。PVB薄膜的光老化和热老化都是由树脂中存在少量聚醋酸乙烯分解生成的自由基诱导而发生的,添加适量的热稳定剂和紫外吸收剂可以吸收薄膜加工时生成的自由基,从而提高薄膜的稳定性及粘结性能。     

铁离子对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热空气老化性能的影响

采用热空气加速老化实验法,研究了二价铁离子(Fe~(2+))对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)老化性能的影响。结果表明,在150℃热空气老化条件下,SBS发生氧化交联反应,随着老化时间的延长,体系中Fe~(2+)含量增加,SBS的交联程度增加,拉伸强度下降,呈现变硬发脆的现象;Fe~(2+)能够催化氧化SBS发生热空气老化,产生交联结构,加速SBS的热氧老化。     

紫外老化对聚苯乙烯泡沫性能的影响

采用紫外加速老化方法,研究聚苯乙烯泡沫(EPS)在受到紫外老化后其外观和缓冲性能的变化规律,分析材料内部结构的变化.结果表明,随着加速紫外老化时间的延长,EPS分子链上产生某种显色基团,导致试样表面颜色变黄,EPS的最小缓冲系数值增大,缓冲效率降低;且随老化时间的增加,EPS分子量降低,分子量分布由2.13增大到3.76;分子结构中C元素含量减少,O元素含量逐渐增加,紫外线照射导致EPS表面受到激发并在水和热的共同作用下发生表面氧化,生成C O键、C-OH键等新的官能团;加速老化使EPS结构中大分子断链,化学键重组,导致力学性能下降.研究EPS材料的老化行为是推断其使用寿命和环境的基本依据,为EPS衬垫在运输包装过程中的合理应用提供参考依据.     

旋转挤出聚乙烯管的耐慢速裂纹增长性能研究

利用旋转挤出加工制备了聚乙烯(PE100)管,采用扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)研究了芯轴旋转速度(MRS)、测试时间、结晶结构及微观形态对PE100管耐慢速裂纹增长(SCG)性能的影响.结果表明,芯轴旋转可降低管材中PE的晶片厚度和晶粒尺寸,增加晶片间的tie分子链密度,提高结晶度,改善PE100管的耐慢速裂纹增长性能.当芯轴旋转速度为7.5 r/min时,PE管的耐SCG性能最佳,在测试时间(312 h)内,缺口裂纹无明显增长.     

用动态粘弹试验测定丁腈-26硫化胶热氧老化动力学参数

高分子弹性体受热与氧作用,会导致分子链的断裂或交联。Tobolsky采用间断和连续应力松弛对弹性体的热氧老化交联和降解过程进行了详细的研究。用应力松弛试验研究弹性体的热氧老化,除了化学引起松弛外,分子链滑移引起的物理松弛也必然掺入过程中,致使过程变得复杂了。     

杜仲胶/天然橡胶并用胶的热氧老化性能

通过改变杜仲胶(EUG)/天然橡胶(NR)的共混比对EUG/NR并用胶的热氧老化性能进行研究。将EUG/NR并用胶在老化箱中进行加速老化。通过机械性能、交联密度、红外分析和热稳定性来评估EUG/NR并用胶的老化性能。结果表明,随着老化时间的增加,EUG/NR并用胶的拉伸强度和断裂伸长率逐渐下降,100%定伸应力、硬度和交联密度逐渐增大;EUG/NR并用胶在老化5d时交联效应占优势,交联反应主要发生在老化过程中;EUG用量为10～20份时,EUG/NR并用胶的抗热氧老化性能并未明显下降。此外,热重分析(TGA)表明,在老化5d时,EUG/NR并用胶在热氧老化过程中分子主链及交联网络并未出现明显的破坏。     

低密度聚乙烯热氧老化特性

采用衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、连续自成核退火热分级技术(SSA)和力学测试等手段研究了人工加速热氧老化环境条件下低密度聚乙烯(LDPE)微观结构和宏观性能的变化。结果表明:随着老化时间的延长,分子结构产生羰基、羟基等含氧基团,通过ATR-FTIR测得的结晶度在老化期间由于断链的影响,表现出先增加后减小的趋势,熔融特征温度和氧化诱导温度变化不明显;拉伸强度和拉伸模量呈现下降趋势。亚甲基结晶序列长度(MSL)为98的片段先增长后急剧减少,先增长主要是由于链段中烷基自由基的重组,这将导致分支的减少和更长亚甲基结晶序列长度片段的形成,而断链和包括系带分子的分子链的氧化导致了亚甲基结晶序列长度为98的片段随后的减少。     

高温热氧老化对尼龙1010结构与性能的影响

采用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪、旋转流变仪等研究对比未老化尼龙1010(PA1010)及在160℃下热氧老化48,96,192,384h样品的微观结构和流变性能的变化。结果表明:随着热氧老化时间的延长,PA1010发生降解,主晶区减小,分子链上酰胺键和亚甲基也变少,降解产物生成了熔点更低的晶体。但流变结果中模量曲线在低频区出现的平台表明老化过程中不但发生降解反应,还存在交联反应,复数黏度、浊度和凝胶含量的测试进一步佐证了这一结论。     

应力作用下聚乙烯护套材料的表面形貌研究

研究了聚乙烯(PE)护套材料在拉伸应力、紫外光下的老化开裂行为。用光学显微镜观察老化试样被辐照表面并拍照,确定在各应力条件下试样的临界开裂时间,研究了老化裂纹的形态;应用红外分析手段,研究了应力水平对老化开裂的影响,并探讨了PE护套的应力、紫外老化开裂的机理。结果表明:当应力水平由材料拉伸强度的10%增长到30%时,材料的耐应力、紫外老化开裂性能则由原来的80%下降至20%;在无张应力作用时,试样裂纹是无规孔洞结构,而在有张应力作用时,裂纹则是有规律的垂直于应力方向的细长结构;应力作用改变材料取向度,产生应力集中使分子链被抽拔或者断裂,促进分子链的氧化断链,加速材料的老化开裂。     

基于应变硬化模量方法评价聚乙烯管材耐慢速裂纹增长性能研究进展

概述了聚乙烯（PE）管材3种典型失效破坏模式（韧性破坏、脆性破坏、热氧老化破坏）,简述了慢速裂纹增长的分子机理和断裂力学机理,详细介绍了应变硬化模量（SH）方法的测试原理和试验过程,介绍了目前SH法测试与材料微观结构相关性的研究进展,综述了国内外关于SH法评价管材耐慢速裂纹增长性能的可靠性研究以及应用SH法评价材料耐环境应力开裂性能的研究进展,并对应用SH法在控制产品质量方面提出展望。