有机玻璃在典型环境下的老化性能.pdf
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1、矽一 二 PTCA (PART: A PHYS.TEST.) .f 2 2,“a“ 有机玻璃在典型环境下的老化性能 马丽婷, 陈新文, 苏 彬 ( 北京航空材料研究院, 北京 1 0 0 0 9 5 ) 摘 要 : 在热空气( 5 0 “C ) , 湿热( 5 0 C , 8 5 % R H . ) , 紫 外光( 5 0 C , 1 3 1 n m ) 、 自 来水( 5 0 C ) 和 益水( 3 写N a C 1 , 5 0 C ) 五种条件下对有机玻璃做了7 0 d ( 天) 左右的人工加速老化试验, 然后对不同 环境和不同 老化时间的有机玻璃试样进行T 力学性能测试, 并 进一步利用
2、凝胶渗透色 谱法( G P O, 示差扫描量热法( D S C ) 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 有机玻璃在五种条件下的老化规律和老化机理。 关 键 词: 有机玻璃; 加速老化; 老化规律; 老化机理 中图分类号: T G 3 2 4 ; T Q 3 1 7 . 6文献标识码: A文章编号: 1 0 0 1 - 4 0 1 2 ( 2 0 0 8 ) 0 2 -0 0 6 4 -0 4 AGI NG ME CHANI S M OF P E RS P E X UNDE R THE TYP I C AL E NVI RO
3、NME NT MA L i - t i n g , C H E N X i n - w e n , S U B i n ( I n s t i t u t e o f A e ro n a u t i c a l M a t e r i a l s , B e ij i n g 1 0 0 0 9 5 , C h i n a ) A b s t r a c t : T h e a c c e l e r a t e d a g i n g e x p e r im e n t s f o r p e r s p e x s p e c im e n s h a v e b e e n c o
4、n d u c t e d f o r 7 0 d a y s u n d e r t h e c o n d i t io n s o f h e a t a i r ( 5 0 C ) a n d h y g r o t h e r m a ir ( 5 0 C , r e l a t iv e h u m id i t y 8 5 %) a n d u l t r a v io l e t ( 5 0 C , 3 1 3 n tn w a v e l e n g t h ) a n d t a p w a t e r ( 5 0 C ) a n d b r in e ( 5 0 C ,
5、3 0 o N a C l S o l u t i o n ) . T h e m a c ro - m e c h a n ic a l c h a r a c t e r is t ic s o f p e r s p e x w e r e t e s t e d a t d i f f e r e n t t i m e d u r i n g t h e e x p e r i m e n t s i n d i f f e r e n t e n v i r o n m e n t , a n d s t ruc t u r e d i f f e r e n c e w e r
6、e a n a l y z e d b e t w e e n s a m p le s b e f o r e a g i n g a n d a f t e r a g in g b y m e t h o d s o f G P C a n d D S C C o m b in e d w i t h t h e m e c h a n ic a l d a t a , t h e a g i n g ru l e a n d a g i n g m e c h a n i s m s f o r p e r s p e x i n a b o v e t y p i c a l e n
7、 v i ro n m e n t w e r e c l a r i f i e d q u a l i t a t i v e l y . K e y w o r d s : P e r s p e x ; A c c e l e r a t e d a g i n g ; A g in g ru l e ; A g in g m e c h a n i s m 航空有机玻璃是飞机座舱透明件的重要用材, 同其他高聚物一样, 在大气中受光、 氧和水等因素的 影响 会产生降解 I 现象, 致使其各种物理和力学性 能变差, 最后失去使用价值, 这就是老化阁。 有机玻 璃老化的研究一直是人们关注的
8、问题, 国内已经对 其老化性能进行过不少研究 3 ,4 1 。 目 前的研究主要是通过人工加速老化试验方法 来预测座舱玻璃的实际使用寿命, 人工加速老化试 验可模拟和强化气候因素, 如模拟光、 热机遇和降水 等, 以加速对材料的 评价, 而只有保证座舱有机玻璃 人工加速老化试验方法与实际使用环境下的老化机 理的一致性, 才能准确预测有机玻璃的使用寿命。 笔者对有机玻璃在五种条件下的人工加速老化试验 收稿日期: 2 0 0 7 -0 4 - 1 6 作者简介: 马丽婷( 1 9 7 7 -) , 女, 助工, 硕士。 .6 4 . 进行了研究, 得到了其在五种条件下的老化规律和 老化机理。 1
9、试验 1 . 1 主要试验仪器和设备 主要试验仪器和设备有S H - 0 5 N型恒温恒湿 箱、 C S 1 0 1 - E 型电 热鼓风干燥箱、 S H H - 2 5 0 G S 人工 气候箱、 D S C 6 2 0 。 型差示扫描量热仪、 WD 4 0 0 0 型 微机 控制电子万能试验机和G P C V 2 0 0 0 型凝胶渗 透色谱仪。 1 . 2 试样 拉伸试样和弯曲试样的形状及尺寸如图1 所示。 1 . 3 试验方法 将弯曲试样和拉伸试样分别放人以下五种环 境: 热空气( 5 0 C) 的干燥箱; 湿热( 5 0 C, 万方数据 板材厚度 ( a ) 拉伸试样 试样厚度d 匕
10、 200臼狐 ( b ) 弯曲试样 图1 试样形状示意图( m m ) F i g . 1 T h e s c h e m a t ic d ia g r a m o f s a m p l e s s h a p e 图3 拉伸试验示意图 F i g . 3 T h e s c h e m a t i c d i a g r a m o f t e n s i l e t e s t 8 5 % o R H ) 空气的恒温恒湿箱; 紫外光( 5 0, 1 3 1 n m ) 的人工气候箱; 盛有自 来水( 5 0 0C ) 的干 燥皿( 再将其放人恒温恒湿箱中) ; 盛有盐水( 3 0 o
11、N a C I , 5 0) 的干燥皿( 再将其放人恒温恒湿箱中 ) , 在以上五种环境条件下进行人工加速老化试验, 最 长老化时间为7 0 d 。每种条件下各性能( 拉伸和弯 曲等) 的测试( 按老化时间不同) 各安排五个取样点, 力学性能测试每个取样点用四根试样。在每个取样 点分别测试有机玻璃的拉伸强度、 拉伸弹性模量和 弯曲强度, 从测得的这些性能来考察有机玻璃的老 化情况。弯曲试验与 拉伸试验加载示意图分别如图 2 和图3 所示。 下的增加得多, 说明在紫外光条件下对有机玻璃老 化的影响要比 对热空气条件下的影响明显一些, 但 变化范围 都是在8 5 - 9 0 M P a , 萦外光
12、条件下老化 犷一 热空气条件下老化 湿热条件下老化 二 盐水条件下老化 8480 .d芝/侧慧俐编 自来水条件下老化 P 加 载 转! 试 样 7 6 6 一 一 一 一 2 0分 一 4 0- 一- 6 0 老化时间/ d 图4 有机玻璃不同条件老化后的抗拉强度 随老化时间的变化 F i g . 4 C h a n g e o f t e n s il e s t r e n g t h o f P e r s p e x w i t h a g i n g t i m e a f t e r a g i n g u n d e r d i f f e r e n t c o n d i t
13、 io n L / 2: L / 2 支座 支座 图2 三点弯曲试验示意图 F ig . 2 T h es c h e m a t i c d i a g r a m i n t b e n d i n g t e s tt h r e e - p o 2 试验结果与分析 2 . 1 抗拉强度 图4 是热空气( 5 0 C ) 、 湿热( 5 0 C, 8 5 写R H ) 、 紫外光( 5 0 C , 3 1 3 n m向光面) 、 自 来水( 5 0) 以及 盐水( 5 0 , 3 0 o N a C I 溶液) 五种条 件下有机玻璃试 样随老化时间的 抗拉强度变化, 可以 看出, 在热和
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- 有机玻璃 典型 环境 老化 性能
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