紫外线对玻璃纤维增强复合材料的老化研究

为了研究玻璃纤维增强复合材料的紫外线老化行为,进行了紫外线加速老化试验.采用扫描电镜(SEM)、差式扫描量热仪和力学测试方法,分析了玻璃纤维增强复合材料老化前后的表面形态与力学性能变化.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.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.     

交联度对XLPE/OMMT纳米复合材料水树枝老化特性的影响

电力系统日益提升的电压等级和复杂的运行环境,对电缆绝缘材料提出了更多、更高要求,工作在潮湿和强电场的极端环境下的绝缘材料应具有优越的电气、热和力学性能。而聚合物基纳米复合电介质以其独特的结构和优异的电气、力学及化学等性能获得了广泛关注。纳米复合材料的性能依赖于纳米粒子与交联所形成的微观结构形态的稳定性,为了从微观结构方面研究交联度对纳米复合材料水树枝老化特性的影响,通过调控交联时间,制备了两种不同交联度的交联聚乙烯/蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合材料,并进行了加速水树枝老化试验。通过偏光显微镜观察水树枝形貌,统计水树枝长度和引发概率,并测试凝胶含量表征纳米复合试样的交联度;利用傅里叶红外光谱(FTIR)分析老化前后试样的化学组成变化,计算表征纳米复合试样老化程度的羰基指数和亚甲基指数;采用扫描电子显微镜(SEM)对比老化前和老化后、水树区和非水树区结晶形态的变化,研究水树枝生长对晶体结构的破坏。实验结果表明：纳米复合材料的交联度影响了水树枝的引发概率,正交联状态下试样的水树枝形貌稀疏,分形维数和占空比小;试样老化过程中存在电化学降解现象,羰基基团增多;适当的交联度,可以使三维网状结构更加完善,试样的晶体尺寸差异性减小,晶体分布均匀,且老化后晶体破坏程度降低。有机化蒙脱土(OMMT)片层与基体之间形成牢固的界面作用力,增强了分子链韧性,且OMMT的屏障效应与完善的交联网络,共同作用阻碍了水分子的扩散和聚集,抑制了微观水隙的产生,提高了纳米复合材料的耐水树枝能力。     

不同孔隙率CFRP层合板冲击后力学性能试验表征

为了研究吸湿量、孔隙率及冲击能量对CFRP层合板冲击后剩余拉伸强度及剩余弯曲强度的影响规律,首先将3种孔隙率CFRP层合板试样置于湿热环境中分别吸湿7、14 d及吸湿至饱和状态,然后在室温环境中对3种孔隙率不同老化程度的CFRP层合板试样分别进行5种能量即3-15J的冲击作用,并测量其冲击后剩余拉伸强度及剩余弯曲强度．试验结果表明:随着冲击能量的提高,CFRP层合板冲击后剩余拉伸强度及剩余弯曲强度均显著下降;冲击能量相同时,孔隙率对CFRP层合板冲击后剩余拉伸强度及剩余弯曲强度的影响并不明显．分析认为层合板受到冲击作用后产生的分层损伤降低了孔隙率对冲击试样剩余强度的影响程度．     

机械应力对复合套管用硅橡胶材料电晕老化特性的影响

复合套管在运行过程会长期受到热胀冷缩、风以及振动等机械应力的作用,这些都可能对复合套管的电晕老化特性造成一定影响。为了分析机械应力对复合套管用硅橡胶材料电晕老化特性影响,对不同机械应力下(0 N,10 N,50 N,100 N)复合套管用硅橡胶材料的电晕老化特性进行了研究,研制了一套能够模拟复合套管用硅橡胶材料不同受力情况的电晕加速老化试验系统,并采用FTIR,SEM和憎水性等测试方法对电晕老化后的试样状态进行了评估分析。研究结果表明机械应力的存在很大程度上加剧了试样电晕老化的进程,对其微观形态、化学结构等产生很大的影响,同时为硅橡胶复合套管的设计提供一定的参考。     

紫外光对聚丙烯纤维结构和拉伸强度的影响

通过紫外光加速老化、自然老化实验处理聚丙烯纤维试样,研究了处理前后试样的结构和拉伸强度,探讨了聚丙烯纤维光老化的机理.结果表明:紫外光加速老化使聚丙烯纤维的拉伸强度明显降低,分子质量明显下降,结晶度变化不大、取向度呈明显下降趋势.红外谱图显示:1 725cm-1附近出现了羰基吸收峰;SEM显示:试样表面微观形貌变得粗糙、出现斑点,甚至出现了沟槽等.试样自然老化与紫外光加速老化的结果基本相同.聚丙烯老化的化学反应导致分子质量下降、并生成了具有羰基的化合物.     

浸泡腐蚀对HGB/EP复合材料力学性能的影响

在对复合材料的研究中,其吸水性及耐腐蚀性一直是研究的重点之一。本文通过常温和60℃吸水试验以及60℃酸、碱腐蚀试验,研究了空心玻璃微珠填充环氧树脂制成的复合材料（HGB/EP）的吸湿规律、温度对吸湿的影响以及材料在60℃下的腐蚀情况。通过研究不同配比的空心玻璃微珠（HGB）与环氧树脂制成的复合材料吸水量的大小,发现这种材料吸水量大小与微珠的填充率密切相关,不同填充比复合材料其微结构对吸水量影响甚大,且高温能提高吸湿速率和平衡吸湿量。在腐蚀试验中,发现该材料的耐酸性较差,测试后试件表现出软化现象。而酸的浓度越高,腐蚀越严重,经浸泡腐蚀的材料力学性能进一步下降。     

温湿场交变环境下外加载荷对不同孔隙率CFRP弯曲力学性能影响

为探究不同孔隙率碳纤维/环氧树脂层合板在仿超音速飞行的高低温湿热老化环境及外加载荷作用对弯曲力学性能的影响规律,基于材料服役期间的吸湿状态和内应力状态,对T700CF/3234EP进行模拟超音速飞机服役环境的高低温交变加速湿热循环试验.通过控制模压压力,制备3种孔隙率分别为0.04、0.08和0.11的层合板,将3种孔隙率的层合板进行加载,加载载荷为层合板最大弯曲载荷的0、30%、40%和60%,然后将其置于高低温环境模拟试验箱中,分别测量不同循环周期复合材料层合板的弯曲强度变化,并采用ABAQUS软件对其弯曲力学性能进行有限元模拟.试验结果表明:温湿场交变环境下,外加载荷和孔隙率加速层合板弯曲强度的下降,在高低温湿热循环4~6周期时,随着载荷的增大,二次固化现象越明显,层合板的弯曲强度变化比较平缓.使用ABAQUS软件建立有限元模型,计算得到的弯曲力学强度变化趋势与试验结果相一致,说明高低温湿热老化环境和外加载荷对复合材料弯曲性能的影响,对不同孔隙率的碳纤维/环氧树脂层合板弯曲性能进行较为准确的预测.     

耐高温型纤维增强塑料试验研究

对纤维增强塑料工程应用中采用的耐温型乙烯基酯复合材料在不同温度条件下展开研究,选取牌号为Atlac?590Z的基体树脂,制备试样S作为内衬层材料进行了高浓度硫酸介质加速腐蚀试验,测试浸泡前后试样的质量、巴氏硬度变化,并结合SEM表征材料内部性能衰减,结果表明,经过100℃、75%硫酸环境浸泡28 d后,试样的增重率为1.03%,巴氏硬度保留率在90%,试样外观无开裂、分层,材料内部纤维出现细小裂纹.同时,制备了结构层试样A、B和C,分别对材料在不同温度进行弯曲力学性能测试,结果表明,三种结构的试样,其最高使用温度在150℃.     

10CrMo910钢老化过程中的巴克豪森效应

基于Larson-Miller参数对10CrMo910钢进行了不同时段的高温加速老化模拟实验,运用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)对试样进行了显微组织观察,并研究了显微组织变化和不同老化程度对巴克豪森噪声(BN)的影响.结果表明,随高温加速老化时间的增加,老化过程中的主要组织结构变化为珠光体的消散与分解,碳化物自基体中析出与长大并向晶界迁移,晶粒亦有所长大,与此同时,位错密度则显著下降.与之对应的巴克豪森噪声检测结果显示,随着老化程度的增加,其BN振铃计数率呈逐渐降低趋势,作者从磁畴结构的角度并结合显微组织的变化对此进行了详细的分析并指出,老化过程中磁畴壁数目的减少是其最为主要的原因.     

不同介质中三元乙丙橡胶的人工加速老化研究

在不同环境介质和温度下,对三元乙丙橡胶(EPDM)进行了人工加速老化实验,分析了老化前后的橡胶试样的宏观力学性能.研究发现,橡胶在不同介质中经过不同温度和不同时间的老化后,硬度值和拉伸强度都发生了明显的变化,尤其在去离子水介质中老化速度最快,力学性能降低程度最严重.     

聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的电老化性能

通过试验分析了未老化和老化后纯聚乙烯和不同的聚乙烯/蒙脱土复合材料的绝缘电阻率vρ、介质损耗角正切tanδ以及击穿场强EB的性能.结果表明:聚乙烯/蒙脱土复合材料试样的tanδ温度关系与极性电介质的损耗特性相似,且试样绝缘电阻率于50~60℃温度范围内明显高于LDPE值.在电老化之前后,加入相容剂材料试样的击穿场强比LDPE试样约分别高7%、18%.热激电流(TSC)试验中,发现聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料试样的松弛时间分布展宽,峰值增高.这是由于复合材料中引入的更多陷阱能级,调制了载流子浓度和迁移率,改善了材料的耐电老化性能.     

道路沥青热氧老化模拟试验研究

沥青材料的抗老化性能是沥青路面耐久性的关键影响因素,室内模拟老化试验是研究沥青抗老化性能的重要方法．为了对比不同试验方法的老化效果,对5种沥青进行了延时旋转薄膜烘箱老化（RTFOT）、压力老化（PAV）以及自行设计的60℃烘箱老化试验,并与自然老化路面的回收沥青指标进行了对比分析、结果表明,上述3种老化试验方法的老化效果之间有很好的对应性和等效性,都能较好地反应实际路面沥青的长期老化行为;虽然不同方法的老化温度和氧浓度存在差异,但其老化机理都是氧化反应,并无本质区别,认为RTFOT老化试验可以作为模拟沥青长期老化的试验方法．     

GMT-PP复合材料的界面状态与湿热稳定性关系

研究了不同界面状态的 GMT- PP复合材料在冷、热水中的吸湿行为 ,并通过层间剪切强度测试和扫描电镜的观察评价了水对复合材料的界面粘结强度和界面粘结状态的影响。结果表明 :复合材料的吸水率和水在材料中的扩散速度随界面粘结强度的提高而减小 ;由于酰胺键的水解性 ,沸水对马来酸酐接枝改性试样的吸水性与界面粘结有较大影响 ;玻纤经马来酸酐接枝 PP与马来酸酐接枝 APP混合物涂层处理 ,减少了界面孔隙和缺陷 ,对于改善 GMT- PP的湿热稳定性具有良好的效果     

GMT—PP复合材料的界面状态与湿热稳定性关系

研究了不同界面状态的ＧＭＴ－ＰＰ复合材料在冷、热水中的吸湿行为,并通过层间剪切强度测试和扫描电镜的观察评价了水对复合材料的界面粘结强度和界面粘结状太怕影响。结果表明：复合材料的吸水率和水在材料中的扩散速度随界面粘结强度的提高而减少;由于酰胺键的水解性,沸水对马来酸酐接枝改性试样的吸水性与界央粘结有较大影响;玻马来酸酐接枝ＰＰ与马来酸酐接枝ＡＰＰ混合物涂层处理,减少了界面孔隙和缺陷,对于改善ＧＭＴ－     

纳米TiO2对聚丙烯抗紫外老化作用研究

以马莱酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）为纳米TiO2分散基体,采用母料法制备PP/PP-g-MAH/nano-TiO2纳米复合材料.DSC,TEM,力学性能测试、断面形貌观察、PP球晶形态分析、紫外人工加速老化试验等结果表明：纳米TiO2能使聚丙烯的抗紫外老化性能显著提高,而对其力学性能影响不大;纳米TiO2在聚丙烯中分散越均匀、粒径越小,越有利于提高聚丙烯的抗紫外老化性能.     

复合绝缘子多因素环境老化性能分析

通过开展多因素综合环境人工加速老化试验,对老化前/后复合绝缘子外绝缘伞套材料进行红外光谱分析、憎水性检测和硬度测量,研究复合绝缘子的性能和耐老化程度,得出多因素综合环境老化对HTV硅橡胶材料性能的影响规律,研究结果对复合绝缘子的老化评估具有参考价值。     

玻纤、木粉组合增强PP复合材料的制备及性能研究

制备玻纤与木粉组合增强聚丙烯（PP）复合材料,并研究材料的湿热性能、力学性能、表面性能及其影响因素．结果表明：随木粉含量的增加,复合材料的吸湿率增大,密度降低,拉伸强度和断裂伸长率减小,但对冲击强度影响不大,且木粉可以有效改善材料表面的亲水性,提高表面张力;而随玻纤含量的增加,材料的吸湿率减小,密度增加：适当的玻璃纤维含量能提高材料的拉伸强度和冲击强度,但玻纤含量超过一定值时,PP复合材料的断裂伸长率反而会降低;用KH-550偶联剂处理、木粉质量分数〈10％、玻纤质量分数〈15％的玻纤木粉组合增强PP复合材料的综合性能较好．     

轮胎动态臭氧老化性能的研究

将充有一定压力的轮胎放置于一定臭氧浓度的实验箱环境下,连续转动并施加一定的负荷,模拟在道路上行驶的实际情况下的臭氧加速老化试验。通过设定不同的臭氧浓度臭氧体积分数,施加不同的负荷等条件,观察轮胎表面的龟裂情况,由此来判断轮胎耐臭氧老化的能力。研究了臭氧体积分数、轮胎负荷、轮胎转速3个参数的变化对轮胎龟裂程度的影响,结果表明:臭氧浓度越高,轮胎的臭氧老化龟裂程度越严重,胎肩表现的尤其明显;轮胎施加60%额定负荷时,轮胎的胎肩和胎圈臭氧老化龟裂程度最严重;轮胎转速对轮胎臭氧老化龟裂程度的影响并不显著。     

盾构隧道密封垫长期防水性能预测的试验研究

为了建立盾构隧道弹性密封垫橡胶的老化系数模型,开展热氧加速老化试验. 该模型采用伸长率与应力的比值作为性能劣化指标,可以预测橡胶在不同温度和时间状态下的性能,对密封垫的长期服役状态进行预测. 通过一系列水密性试验,研究密封垫防水能力受服役时间和张开量的影响规律. 研究结果表明,橡胶的拉伸强度在老化前期受拉断伸长率变化的影响迅速下降,后期主导因素转变为拉伸模量;老化系数随着时间的增加而持续下降,但下降速度逐渐减小,最终服役百年后的老化系数为0.364;密封垫耐水压折减系数随着张开量的减小而降低,总体上小于老化系数. 基于试验结果,建立以服役时间和张开量为自变量的耐水压折减系数的预测公式.     

丁羟聚氨酯弹性体的老化规律研究

针对丁羟聚氨酯弹性体的老化及其对材料性能的影响,制备了丁羟弹性体胶片试样,对试样进行了加速老化试验,测试了不同老化阶段弹性体的密度、力学性能、交联密度及红外光谱.通过对测试结果的分析,指出了丁羟弹性体体系内部发生的化学反应及其对力学性能的影响,总结了丁羟弹性体的老化规律.研究发现在老化过程的前期,MAPO与TDI也发生了交联反应,使弹性体的交联密度有所增加,弹性体内的化学反应主要以降解断链为主,通过弹性体熵弹性的降低来影响其力学性能,该阶段弹性体的力学性能并不随交联密度而变化.在老化过程的后期,弹性体内部以氧化交联反应为主.