热老化作用下交联聚乙烯电缆绝缘材料电树枝引发特性研究

XLPE电缆由于长期运行在高温下,电学行为退化,给电缆绝缘造成不可逆损伤,增大了电树形成甚至绝缘失效的概率,因此论文进行试验研究,旨在揭示热老化作用下交联聚乙烯电缆绝缘材料电树枝引发特性。论文进行160℃下XLPE材料0～240 h热老化试验,在电树枝引发试验,系统分析不同热老化时间下的电树枝引发率;同时通过差示扫描量热法分析不同热老化时间下样品的结晶度。研究发现,随着电压从15kV升高到25kV,电树枝的引发概率在不断增大,以老化样品A6为例,电压从15kV升高到25kV,电树枝引发率从10%增加到50%。结合不同样品的老化时间分析,即随着热老化时间的增加,在144 h前,XLPE的绝缘增强,之后其绝缘逐渐下降。144h为样品中结晶度Xc的转折点,其中X_c为35.03%。其刚好对应绝缘增强至绝缘逐渐下降的老化时间拐点,因此表明较高的老化温度会使得材料产生重结晶,结构会更加规整,这也是不同老化程度XLPE电缆电树枝平均起始电压出现拐点的主要原因。     

热氧老化对聚醚醚酮结构与性能的影响

聚醚醚酮(PEEK)作为工程材料广泛应用于多个领域,研究其热氧老化规律对其材料服役优化具有重要意义。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射、差示扫描量热和万能拉力机等测试了PEEK片在310℃高温环境中热氧老化不同时间后化学结构及性能的变化。结果表明,在实验老化时间范围内,FT-IR谱图中未出现新的红外吸收峰;XPS谱图显示样品表面形成了氧化产物,且老化168 h的氧化程度达到最大;样品的结晶温度、熔融焓及结晶度均随着热老化时间的延长而减小,在老化504 h后结晶度降为9.7%;老化样品的断裂伸长率随着热老化时间的延长而减小,断裂应力在热老化96 h范围内呈上升趋势,随后逐渐降低。     

应力老化对尼龙6结构与性能的影响

主要研究重要的工程塑料尼龙6的应力加速老化行为,即对其在应力作用下的蠕变行为、力学性能、组成结构及取向结晶行为进行研究。结果表明,应力作用使尼龙6在老化初期的蠕变急剧增加,并随应力增大而增大,蠕变稳定时间增长。其拉伸强度随老化时间延长先增大后下降,而断裂伸长率降至一稳定值。单纯的应力老化对尼龙6的端基和分子量影响不大,其取向度和结晶度均随老化时间延长或应力增大而升高,在一定程度上抑制了其氧化降解。     

结晶度对聚乙烯热氧老化特性的影响

研究了结晶度对聚乙烯在80℃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拉伸强度、拉伸模量和冲击强度的变化差异,考察了不同结晶度聚乙烯明度和整体色差变化的差别,采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析了三种不同结晶度的聚乙烯在老化过程中羰基指数、羟基指数、断链程度、结晶度等微观结构参数的变化趋势。结果表明:在80℃热氧老化环境条件下,随着老化时间的延长,结晶度越高聚乙烯的拉伸性能下降越明显,抗冲击性能的下降越缓慢,明度和整体色差的变化越快,氧化与断链作用更剧烈,其中氧化集中在老化后期,断链主要发生在老化初期,聚乙烯更容易老化。在整个老化周期里,不同结晶度聚乙烯的结晶度均呈现先上升后基本不变的趋势,但是聚乙烯的结晶度越低热老化对其结晶度的影响越大,增大幅度越剧烈。     

添加剂及其含量对交联聚乙烯高压电缆绝缘材料性能影响

为优化高压电缆交联聚乙烯（XLPE）绝缘材料配方，采用凝胶萃取、热延伸、转矩流变仪和失重法研究材料交联特性，采用红外光谱表征XLPE热氧老化特性，并测试了XLPE的力学性能和电学性能。结果表明，随交联剂过氧化二异丙苯（DCP）含量增大，XLPE凝胶含量及交联速率增大、力学性能变化较小、交流击穿强度的温度敏感性降低。优先考虑交联特性，确定DCP含量为1.8 phr。随抗氧剂含量增加，XLPE交联度降低、热延伸率稍有提高。相比单独使用0.3 phr抗氧剂300的XLPE，抗氧剂1010和1035各以0.15 phr复配使用可发生协同作用，从而更显著地抑制XLPE中羰基的形成和热氧老化，还可以在不降低交联度的前提下，改善XLPE抗焦烧性，避免预交联对XLPE性能的影响，且该材料具有更优的击穿强度温度特性和更低的介电损耗。     

丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物对聚氯乙烯紫外光老化性能的影响

借助色差分析、红外光谱、凝胶渗透色谱等手段研究了聚氯乙烯(PVC)/丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)共混物的紫外光老化性能。利用转矩流变仪和拉伸机研究了ASA对PVC加工和拉伸性能的影响。实验发现,与空白样相比,ASA的加入会使共混体系塑化和平衡扭矩增大,塑化时间缩短;对未老化样而言,ASA的加入会使体系的拉伸强度增加,但断裂伸长率的变化较小;而对老化样来说,ASA的加入会使体系的拉伸强度、颜色、双键和羰基随紫外光老化时间延长而产生的变化减小,但会使断裂伸长率衰减加剧;老化15 d后,PVC和ASA的相对分子质量明显减小,而PVC/ASA体系相对分子质量变化不大。在此基础上提出了相应机理。     

臭氧处理对聚酯非织造布结构与性能的影响

采用臭氧对聚酯非织造布进行处理。经红外光谱(FT-IR)与表面过氧化物浓度分析表明,经臭氧处理后,聚酯非织造布表面引入了含氧极性基团(羰基、过氧化物)。随着臭氧处理时间的延长,羰基含量增加,过氧化物浓度增大。差示扫描量热(DSC)分析表明,所用的聚酯非织造布有两个熔融峰,应为聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维混合物。经过臭氧处理以后,聚酯非织造布的两个熔融峰基本不变。当臭氧处理10min时,聚酯非织造布的结晶度增加,随着臭氧处理时间的延长,结晶度有所下降。经过臭氧处理后,聚酯非织造布的断裂强力和断裂伸长率下降。     

环境降解地膜的热降解特性探究EI北大核心CSCD

在低密度聚乙烯中添加热敏剂NiCoMnO4、NTC制备热降解地膜,通过断裂伸长率保留率、热分析、红外光谱测试,研究了热敏剂对聚乙烯地膜降解特性的影响。研究结果表明,地膜在NiCoMnO4、NTC添加量为0.5%~0.6%,温度为40℃~50℃时降解效果较好,断裂伸长率保留率分别在处理42d和60d后降低到10%以下。红外分析表明,2种地膜在处理过程中主要发生了氧化降解反应,在1717cm-1范围羰基区出现吸收峰,并随时间的延长和温度的升高越来越强。差示扫描量热分析发现,NiCoMnO4、NTC地膜的结晶度在处理60d后分别增加2.9%~6.45%和0.89%~3.48%,意味着地膜的热降解主要发生在分子链间距较大的非晶区。     

特种氯丁橡胶在热空气及热海水中的老化与使用寿命预测

文中进行了特种氯丁橡胶在空气及海水中的实验室加速老化实验,研究了特种氯丁橡胶在不同温度和不同介质中老化的断裂伸长率随老化时间的变化规律,得到了该橡胶的断裂伸长率与老化时间之间的数学关系式,并通过计算预测了该橡胶的使用寿命。研究结果表明,在不同温度、不同介质中老化时,该橡胶的断裂伸长率随老化时间呈指数下降,预测得25℃该氯丁橡胶在海水及空气中的使用寿命分别为31.29年、40.02年。     

紫外加速老化对聚碳酸酯力学和光学性能的影响

为分析紫外加速老化对聚碳酸酯力学和光学性能的影响,采用实验室荧光紫外灯源暴露实验法,研究聚碳酸酯透光率、黄色指数、拉伸性能和弯曲性能随紫外辐照时间和辐照强度的变化规律.结果表明,聚碳酸酯的透光率随着辐照时间和辐照强度的增加而降低,延长辐照时间和增加辐照强度导致材料黄色指数增加.红外光谱显示,紫外加速老化使得聚碳酸酯内部生成有色基团,影响材料光学性能.聚碳酸酯的拉伸强度和断裂伸长率随着辐照时间和辐照强度的增加而降低,紫外加速老化导致材料受辐照面产生微裂纹和孔洞等缺陷,拉伸作用会使微小缺陷扩展并引发断裂.当受压面为辐照面,聚碳酸酯的弯曲强度随着辐照时间的延长和辐照强度的增加而升高,辐照面缺陷在受压状态下不易扩展并且增加了材料表面刚度,使得弯曲强度提高.聚碳酸酯的拉伸模量和弯曲模量受老化时间和辐照强度影响较小,这是因为紫外加速老化对分子量影响较小.     

高密度聚乙烯DSC原位加速热老化特性研究

利用DSC原位加速热老化方法,研究了高密度聚乙烯(HDPE)热老化特性,分析了热老化温度对HDPE熔融特性、结晶度和微观结构的影响,通过主成分分析法(PCA)探究了参数变化的相关关系,建立并评估了HDPE在热老化条件下的老化综合评价指标。结果表明,在较低热老化温度条件下,交联作用占主导,随着老化温度的升高,断链与支化作用加强,氧化产物生成变多,由于非结晶区分子链断裂,增强了分子链的活动性导致结晶度先上升后下降。峰值温度和终止温度与亚乙烯基、支化程度、断链程度和羰基指数协同相关程度高,峰值温度、终止温度与亚乙烯基、支化程度互为强抵抗相关。老化综合评价指标整体上Z值呈现两段式的变化趋势。     

芳纶增强环氧柔性复合材料耐介质老化行为研究

采用芳纶织物与柔性环氧树脂复合，获得高柔韧性的芳纶织物增强环氧复合材料。将柔性复合材料浸泡于一定温度下的原油和盐水两种介质中，研究了温度和介质对其外观形貌和力学性能的影响，并采用Γ.M.Gunyaev中值老化方程估算其5年后拉伸断裂强力保留率。结果表明：试样浸泡至不同温度同一介质中，高温比低温对其外观产生的影响更明显，试样树脂颜色均由无色变成深黑色，试样浸泡至同一温度不同介质中，原油和盐水对试样外观影响效果一致；试样的拉伸断裂强力随浸泡时间的延长表现出先增大后减小的趋势；经2万次屈挠试验，老化1年的试样未破坏；采用中值老化方程估算，在80℃原油浸泡5年后的试样其拉伸断裂强力保留率最低，为62.74%。     

热空气老化对丁腈橡胶交联密度的影响

对丁腈橡胶(NBR)进行热空气老化,通过溶胀法和核磁法(NMR)测试老化后样品的交联密度,结果发现NBR硫化胶核磁法交联密度随着老化时间的增加而增大;溶胀法交联密度随着老化时间的增加先减小后增大。此外,NBR硫化胶核磁法交联密度随着老化温度的增加而增大;溶胀法交联密度随着老化温度的增加先减小后增大。最后研究了NBR硫化胶力学性能与交联密度间的关系,结果发现NBR硫化胶的100%定伸应力随核磁法交联密度的增大而增大;拉伸强度随核磁法交联密度的增大先增大后降低;断裂伸长率随核磁法交联密度的增大而降低。     

煅烧高岭土对沥青老化性能影响的试验研究

为改善沥青路面路用性能,延长使用寿命,研究煅烧高岭土(CK)改性沥青的抗老化性能。通过旋转薄膜烘箱(RTFOT)、压力老化容器(PAV)、动态剪切流变仪(DSR)和傅里叶红外光谱(FT-IR)分析CK对沥青老化性能的影响以及沥青老化前后的化学官能团变化。结果表明：随着CK掺量的增加,沥青软化点和粘度逐渐升高,针入度和延度有所降低,同时CK使沥青具有较高的复剪切模量,当CK掺量为15%时,抗车辙性能最优;CK显著降低了基质沥青软化点指数(SPI)、粘度指数(VAI)和复剪切模量指数(CMAI),大幅提高了针入度保留率(PRR)和相位角指数(PAI);FT-IR试验表明,CK抑制了基质沥青热氧老化时羰基指数(I_C=O)和亚砜基指数(I_S=O)的产生,从而有效地改善了沥青的抗老化性能。     

ZN － 1阻尼橡胶材料的老化机理研究

采用加速老化试验方法对ZN-1阻尼橡胶材料的热氧老化性能进行了研究,获得了不同老化温度及老化时间对硅橡胶泡沫材料力学性能及阻尼性能的影响规律.研究结果表明,随着老化温度的升高及老化时间的延长,ZN-1的拉伸强度出现了先下降后升高的现象,而扯断伸长率则表现为单调下降的趋势.同时,还研究了ZN-1阻尼橡胶材料在热氧老化条件下微观结构与性能变化之间的关系,得到了ZN-1阻尼橡胶材料的热老化机理.     

紫外老化对聚合物基复合材料剪切性能及孔隙结构的影响

以苯丙乳液和醋酸乙烯?乙烯共聚乳液(VAE乳液)为有机组分制备的聚合物基复合材料为研究对象,采用实验室人工加速紫外老化的方法,对未老化和紫外老化1d、7d、15d、30d后的复合材料进行剪切试验和压汞测孔试验.通过测试复合材料的剪切强度、剪切峰值应变、剪切断裂伸长率、剪切韧度、剪切峰前韧度和孔隙结构,研究了紫外老化对复合材料剪切性能和孔隙结构的影响规律.结果表明:紫外老化能提高复合材料的剪切强度、剪切韧度和剪切峰前韧度,增强复合材料的剪切性能.随着紫外老化时间的延长,复合材料的剪切强度不断增大,紫外老化30 d后,复合材料的剪切强度提高了70.25％.复合材料的剪切韧度和剪切峰前韧度随着紫外老化时间的延长先增大后减小;紫外老化7 d后,剪切韧度提高了34.06％;紫外老化15 d后,剪切峰前韧度提高了101.68％.紫外老化在一定范围内提高了复合材料的剪切峰值应变,紫外老化15 d后,复合材料的剪切峰值应变提高了18.83％.由于光氧反应、水泥的二次水化反应和交联固化反应,经紫外老化后,复合材料的剪切断裂伸长率不断下降.紫外老化对复合材料的孔隙结构有较大影响,紫外老化7 d后,聚合物基复合材料的总孔隙量减少了18.00％.随着紫外老化时间的延长,复合材料的孔径分布逐渐向大孔径偏移.     

电缆高分子绝缘层整体热老化下红外测温热物性的定量评估

电缆高分子绝缘材料因受高温等因素的影响容易发生老化,及时评估其老化状况有利于预防事故发生。文中采用共轭梯度反问题技术结合红外检测手段,对整体热老化后的绝缘材料导热率进行了定量评估。通过电缆热特征分析发现,电缆表面温度并不能真实反映绝缘层的整体热老化状况,而缆芯温度和接线端温度随着绝缘层老化的加剧而升高。文中通过不同红外测温误差和初始假设的数值实验对提出的热物性定量评估方法进行了验证,表明了其定量评估结果的可靠性及稳定性。     

轨道车辆橡胶堆材料热空气老化性能研究

采用扫描电镜(SEM)、核磁共振交联密度仪对热空气老化前后某轨道车辆橡胶堆材料结构进行对比分析,并分析了其常规力学性能和动态力学性能的变化。试验结果表明,80℃条件下,随着老化时间的延长,材料内部结构变化直观上不明显,交联密度先增大后减小,拉伸强度先增大后减小,拉断伸长率呈减小趋势,硬度呈增大趋势,储能模量逐步增大,损耗因子先增大后减小。     

空气环境中聚氨酯的使用寿命预测

对聚氨酯进行实验室加速老化实验,研究了聚氨酯的断裂伸长率随老化时间的变化规律,得到了该材料在的断裂伸长率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,以断裂伸长率为指标对聚氨酯的使用寿命进行了预测。研究结果表明,在不同温度下,聚氨酯的断裂伸长率(E)与老化时间(t)的数学表达式为:E=626exp(-kt0.78),预测在25℃下该聚氨酯的使用寿命为18.17 a。     

热氧老化作用对丁腈橡胶力学性能和摩擦学行为的影响

对丁腈橡胶在热氧环境下进行了加速老化及老化状态下的摩擦学性能实验,在不同温度和时间的老化实验基础上,利用静态拉伸试验机、SEM、EDS和3 D光学轮廓等方法考察了老化前后及程度对橡胶力学性能、摩擦学性能随老化温度和时间的变化情况,探讨了丁腈橡胶热氧老化后的性能衰退、磨损表面微观形貌变化和磨损机制演变行为.结果表明:老化温度和时间对橡胶力学性能有重要影响;橡胶伸长率以及断裂应力随老化时间的延长逐渐降低,且随老化温度的提高,温度小幅增加会导致力学性能显著下降;橡胶硬度对温度的变化更敏感,邵氏硬度演变曲线随温度的增加由低速线性变更为先快后慢式增长;因老化程度的不同,将橡胶老化的演变规律划分为A,B,C 3个区域,区域间的损伤机制呈现差异化,磨损机制由黏着磨损逐渐转变为磨粒磨损或疲劳、磨粒共存的损伤机制.