两种玻璃纤维增强复合材料体系的湿热老化研究

玻璃纤维增强复合材料在湿热环境下性能的退化是工程研究中待解决的问题,而实验室人工加速老化则是较好地研究该问题的常用方法。通过人工加速老化方法,结合露天储水环境,研究两种玻璃纤维增强复合材料在35℃水浸泡、65℃水浸泡及盐雾三种环境下的吸水率、巴氏硬度和弯曲强度的变化,并运用两种模型预测材料的使用寿命。研究表明:不同湿热环境下,材料的巴氏硬度前期变化明显,后期趋向稳定;吸水率基本符合Fick定律;温度对弯曲强度保留率影响显著,盐雾影响次之;中值老化公式比经验公式拟合度高7.6%。     

核电用聚四氟乙烯密封件老化状态研究及使用寿命预测

选用核电用聚四氟乙烯（PTFE）材料,在不同温度下（315、300、285 ℃）进行高温加速老化试验。通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、热失重分析仪（TG）对材料的微观结构、热性能进行了表征分析,然后采用热老化和热失重法建立了2种老化寿命预测模型。结果表明,随着老化时间的延长,PTFE的FTIR谱图出现了明显的红移,表面出现了明显的孔洞,材料的热稳定性和力学性能变差;寿命预测模型显示热失重法与热老化法推算出的寿命预测结果基本一致,并且随着使用温度的增加,误差进一步缩小,这表明热失重法对PTFE材料使用寿命的推算是可靠的,这种简单易行的方法非常适用于PTFE材料。     

玻璃钢在盐雾环境中腐蚀机制和性能演变规律的试验研究

本文在总结复合材料在海洋的盐雾环境中使用的材料腐蚀理论基础上,分析复合材料发生腐蚀的主要形式和历程,模拟自然环境试验设计不同盐雾温度、不同老化时间下的加速老化试验,通过材料表面形貌、玻璃化转变温度、微观结构的变化来评价玻璃钢在盐雾中的腐蚀性能,着重分析温度、时间对材料腐蚀性能的影响规律;根据中值老化寿命和剩余强度之间的关系式,建立了加速寿命规律模型和寿命预测模型;根据试验中玻璃钢力学性能随老化时间的衰减多数情况下具有一致的规律性,建立了盐雾环境中玻璃钢力学性能随老化时间的衰减三线型模型。试验结果表明,在盐雾环境中,玻璃钢除了可见的外观发生变化外,其玻璃化转变温度、表面巴氏硬度、拉伸强度和弯曲强度均呈现下降趋势,并且随温度的提高和腐蚀时间的延长,性能下降会进一步加大;中值老化寿命和剩余强度之间的关系式能比较好地描述聚合物基复合材料自然老化规律和加速老化规律,力学性能随老化时间的衰减三线型模型能够直观的反映玻璃钢在盐雾环境中加速老化的各个阶段。     

氢化丁腈橡胶密封圈老化寿命预测

通过对过氧化物硫化氢化丁腈橡胶(HNBR)在32#液压油中的高温加速老化试验,研究了HNBR材料性能随温度、时间的变化,并对该材料的贮存寿命进行预测。结果表明,该胶料制备的密封圈经模拟使用工况老化验证,使用寿命可达13年,满足用户使用要求。     

高温加速老化试验温度对F108硫化胶老化性能预测结果的影响

进行了氟橡胶F108不同温度条件下的高温加速老化试验,通过对试验数据的分析表明,过高的高温加速老化试验温度,会对常温下的老化性能下降预测结果造成较大偏差,温度越高偏差越大。在时间允许的条件下,应尽量降低高温加速老化试验的温度。     

蒸馏淡化用密封圈材料寿命预测

低温多效蒸馏中,传热管与管板密封圈长期处于高温、高盐度海水侵蚀环境,密封圈材料寿命对设备稳定运行有重要意义。采用统计方法预测研发的专用三元乙丙材料的使用寿命。根据寿命预测方法和使用环境,选定了加速老化的试验条件和性能参数,开展了相应的加速老化试验。寿命预测结果显示当压缩永久变形指标的临界值在0.10~0.50范围内时,预测EPDM材料的使用寿命是13.2~3.6 a。     

游艇用玻纤–碳纤混杂增强复合材料耐盐雾研究及寿命预测

制备游艇用玻纤–碳纤混杂增强2597PT不饱和树脂复合材料,应用人工加速老化方法,对其进行盐雾老化实验,研究其在三种盐雾条件下(盐度6%,温度50℃;盐度6%,温度25℃;盐度3%,温度50℃)的性能演变规律,建立其对应的寿命模型并进行寿命预测。研究表明:材料盐雾老化后与老化前相比,特征官能团的吸收峰位置未发生变化;随着老化时间的增加,材料力学性能均呈现下降的趋势,且在盐度6%,温度50℃条件下老化最为严重;在G.M. Gunyaev剩余强度理论基础上,采用origin对其进行非线性拟合,得到老化最严重的盐雾环境(即温度50℃、盐度6%)下材料剩余拉伸强度公式,相关系数R2=0.99,结合CCS《材料与焊接规范》 2018版要求,预测此材料在盐度6%,温度50℃条件下可安全使用约2 000 d。     

民用飞机硅橡胶老化性能研究及储存寿命预测

采用加速老化试验方法对民用飞机硅橡胶的老化性能进行研究。分别考察了拉伸强度、撕裂强度和压缩永久变形在不同温度下性能随时间变化规律,利用Arrhenius方程预测了硅橡胶的储存寿命。硅橡胶的储存寿命随环境温度上升而下降。环境温度为23℃时,硅橡胶的拉伸强度和撕裂强度寿命均大于100年,压缩永久变形寿命为39年。硅橡胶储存寿命研究不仅能够对橡胶制品剩余储存寿命进行预测,指导储存环境,还为橡胶制品使用寿命提供参考依据。     

三元乙丙橡胶热氧老化试验与密封条寿命预测

运用热空气加速老化试验方法对塑钢窗密封条用三元乙丙橡胶进行了不同温度下的老化,并对其使用寿命进行了预测。首先建立了基于Arrhenius原理的老化寿命预测模型,然后对该数学模型进行了验证和统计分析。结果表明,模型预测结果与实验值吻合很好,相关系数大于0.99。根据预测值与试验值的偏差对预测模型进行了进一步修正,根据修正后的模型预测得到30℃下、拉断伸长率保持率在70%时,密封条的使用寿命为68.73年。     

硝酸酯火药安全贮存寿命的预估方法和结果

介绍了热加速老化试验预估火药安全贮存寿命的方法原理。对硝酸酯火药进行不同温度（95,90,85,75和65℃）的热加速老化。以有效安定剂消耗一半所需时间（τ）作为安全贮存寿命的临界点,对不同温度（t）下的τ值,用线性最小二乘法按Bethelot方程进行线性回归,预测了硝酸酯火药在常温（30℃）下的安全贮存寿命。收集了80余种硝酸酯火药安全贮存寿命的预估结果。结果发现,一般单基、双基、三基发射药和双基推进剂的安全贮存寿命在40a以上,而加入AP、TEGN等成分改性的双基发射药和推进剂安全贮存寿命大多低于40a。比较了4个温度点与5个温度点回归处理结果的差异。提出取消90℃试验,必要时增加55℃试验的建议。根据硝酸酯火药老化分解速率的温度系数和低温试验统计结果,提出单温度（65℃）短周期预测硝酸酯火药安全贮存寿命的简便方法。     

橡胶湿热老化试验的研究

本文介绍了橡胶试样在湿热空气环境下进行的老化试验,研究了温度、湿度和风速等因素对橡胶老化性能的影响。表明不同橡胶具有不同的耐湿热老化性能,高温高湿具有加速橡胶老化的作用。指出湿热老化试验是比较符合实际环境的一种加速老化试验方法,可用于考验和评价橡胶在湿热空气环境下的耐老化性能。本工作也为橡胶湿热老化试验方法进行标准化提供了依据。     

新型云爆剂的加速热老化行为及寿命预估

采用加速老化试验方法,研究了新型云爆剂在高温加速老化条件下的老化行为,并对其使用寿命进行预估。结果表明,随老化时间的增加,新型云爆剂密度均匀性明显降低,而交联密度值呈现先减小后增大再减小的趋势,且老化温度越高,交联密度峰值越大。在55、65、75和85℃老化温度下,样品交联密度的最大值分别为3.084 3×10~(-5)、3.093 2×10~(-5)、3.196 4×10~(-5)、3.288 1×10~(-5)mol/mL。以铝粉活性降低8%作为新型云爆剂的失效判据进行寿命预估时,推算新型云爆剂在25℃下的使用寿命大于14年。     

聚氨酯微孔弹性体加速老化评估及使用寿命研究

以改性MDI和聚醚多元醇为基本原料制备聚氨酯微孔弹性体,通过50℃、70℃和90℃水热老化试验,分析在特定老化温度条件下,聚氨酯微孔弹性体力学性能随时间的变化情况。结果表明,聚氨酯微孔弹性体的拉伸强度、断裂伸长率、硬度和压缩静刚度等性能在水热老化试验前期有短时间增加,然后都随时间减小。在较高温度的水热老化试验中,材料的力学性能降低较快。筛选压缩静刚度作为表征材料老化过程的性能指标,利用阿伦尼乌斯方程建立使用温度与寿命之间的模型,推算聚氨酯弹性体材料使用寿命。     

丁基橡胶密封材料贮存寿命的预测

本文通过对丁基橡胶密封材料的加速老化试验，建立了该材料在贮存温度下的压缩永久变形与贮存时间的老化动力学方程，预测了25℃条件下丁基橡胶密封材料的贮存寿命。该预测结果可作为评估丁基橡胶密封材料制品贮存寿命的参考依据。     

有机玻璃在盐水条件下老化性能的研究

在盐水（50℃温度,3％NaCl溶液）条件下对有机玻璃做了70d左右的人工加速老化试验,对不同老化时间的有机玻璃试样进行了宏观力学性能测试,并进一步利用凝胶渗透色谱法（GPC）、示差扫描量热法（DSC）等手段分析了老化前后有机玻璃试样的结构和组成差异,结合老化前后有机玻璃力学性能的变化,揭示了有机玻璃在盐水条件下的老化规律和老化机理。实验表明,有机玻璃在温度为50℃,盐质量分数为3％的盐水条件下老化66d,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量都呈现下降趋势。有机玻璃在盐水条件下老化的主要机理是水对有机玻璃的化学作用和物理作用,有机玻璃由于水分渗入的结果影响,降低了分子间的相互作用力（范德华力）从而使材料机械性能下降;同时水对有机玻璃的化学作用没有引起力学性能的变化。     

玻璃纤维增强复合材料的人工加速老化性能研究

对轨道结构用玻璃纤维增强复合材料（GFRP）进行了氙灯加速老化及湿热老化试验,研究了GFRP的弯曲强度、压缩强度等随老化时间的变化情况,并考查了不同化学介质对成品性能的影响。结果表明,该种GFRP具有优异的耐光老化、耐湿热老化及耐化学介质性能。     

基于强韧度的特种氯丁橡胶使用寿命预测研究

通过对特种氯丁橡胶在热空气中进行实验室加速老化实验,研究了特种氯丁橡胶的强韧度随老化时间的变化规律,得到了该材料在热空气中老化的强韧度随老化时间的变化的数学关系式,依据实验得到的老化动力学参数,对特种氯丁橡胶以强韧度（SE）为指标进行了寿命预测。研究结果表明：在不同温度下老化,该橡胶的强韧度与老化时间（t）的数学表达式为：强韧度=35exp（-1.7×10-4t0.89）,预测在25℃下该氯丁橡胶的使用寿命为31.2 a。     

基于塑料凸轮用尼龙66老化研究及使用寿命预测

采用加速热老化方法,研究了塑料凸轮尼龙66(PA66)的热老化状态和老化机理,通过热重分析(TGA)方法建立了热寿命方程,进行了寿命预测。结果表明:硬度随老化时间的增加逐渐变大,在相同老化时间下,温度越高,硬度值越大;随着老化时间的增加,材料的最大分解温度和失重5%时温度逐渐下降,在相同老化时间下,热老化温度越高,材料的最大分解温度和失重5%时温度降得越快;红外光谱分析表明,随着老化时间的增加,特征峰会发生改变,羧基、羟基和羰基指数随温度升高有增大的趋势;采用TGA热重测试方法,以失重5%时的温度预测材料的使用寿命,得到在30℃、35℃、40℃温度下的使用寿命时间分别为19.81年、12.77年和8.35年。     

玻璃纤维增强复合材料人工加速老化研究

对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)进行了热空气老化、光加速老化试验,研究了GFRP的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等随老化时间、老化温度等的变化情况。结果表明,GFRP具有优异的耐热老化和耐光老化性能。     

复合材料寿命预测方法研究

通过模拟环境中不同老化因素对复合材料进行加速老化实验研究,采用百分回归分析方法获取环境中单因子和多因子的老化模型参数建立加速老化寿命方程。使用该方程可以对服役中的复合材料进行高置信度、高可靠度^[1]的环境老化寿命和老化剩余强度预测^[2-3]。该方法不仅能比较全面的评估环境中不同老化因素对材料性能的影响,还能充分考虑了主要因素对材料实际使用寿命的影响^[4]。