西部大气环境中聚酯玻璃钢老化及室内外老化相关性研究

论文摘要

不饱和聚酯玻璃钢在西部大气环境中的老化日益受到人们的关注。本文测试了不饱和聚酯玻璃钢在武汉、江津、尉犁及拉萨大气环境曝露和氙灯、热氧加速老化后其表面形貌、光泽度、黄色指数、失重率和力学性能,并运用FT-IR、DMA和XPS对聚酯微观结构进行分析,研究在不同老化环境下玻璃钢老化的差异性及填料和涂层对玻璃钢老化的影响,并对室内外玻璃钢老化的相关性进行初步探索。结果表明:在西部大气环境曝露下,玻璃钢随着曝露时间的增加,光泽度下降,颜色先变黄后变白,表面树脂脱落,玻璃纤维裸露,强度先上升后下降,老化前期以后固化反应为主,后期以降解反应为主;气候因素对老化影响的程度:湿度>温差>辐照,各地区的老化程度:江津>武汉>尉犁>拉萨。室内加速老化后材料强度也是先上升后下降,但氙灯老化达到峰值的时间较短。热是导致聚酯玻璃钢颜色加深的主导因素,光是导致聚酯玻璃钢表面树脂龟裂和脱落的主导因素,热氧加速老化后,主链上的薄弱环节易受到氧气分子攻击生成烷氧自由基,烷氧自由基先形成C-O和C=O,C=O再经过氧化生成O=C-O,最终表面基团主要为C-O和O=C-O。氙灯加速老前期和热氧老化降解相似,最后以O=C-O基团的降解为主,并生成更多的自由基,引发更多分子链的降解。氙灯加速老化比热氧老化对聚酯玻璃钢的破坏更大,填料降低了聚酯玻璃钢的表面光泽度和强度,延缓了热氧老化黄色指数的下降,但加快了氙灯老化黄色指数的的下降。涂层降低了玻璃钢的强度,但能有效地阻挡水分和氧气对玻璃钢的渗入,延缓玻璃钢的老化。聚酯玻璃钢西部大气环境曝露老化和室内加速老化具有相关性。武汉、江津、尉犁和拉萨曝露老化与氙灯和热氧加速老化的弯曲强度相关因子都为:36和2;而氙灯和热氧加速老化对4个地区曝露的拉伸强度的相关因子是相同的,分别为:12、12、12和3;剪切强度相关因子则分别为:30,3.33、24,2.67、36,4和30,3.33。氙灯老化较热氧老化的加速作用更快。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.1.1 聚酯玻璃钢概述
• 1.1.2 聚酯玻璃钢大气老化的主要影响因子
• 1.1.3 西部大气环境特点
• 1.1.4 聚酯玻璃钢在西部环境下使用现状
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 玻璃钢老化实验方法
• 1.2.2 玻璃钢老化表征方法
• 1.2.3 玻璃钢老化相关性评价方法
• 1.2.4 玻璃钢老化研究现状
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 自然曝露实验条件
• 2.2 加速老化试验条件
• 2.3 试样的制备
• 2.3.1 试验原材料
• 2.3.2 聚酯
• 2.3.3 聚酯玻璃钢
• 2.3.4 含填料玻璃钢
• 2.3.5 覆涂层玻璃钢
• 2.4 试验方案
• 2.4.1 自然暴露试验
• 2.4.2 加速老化试验
• 2.5 性能测试和评价方法
• 2.5.1 表面形貌
• 2.5.2 光泽度
• 2.5.3 黄色指数（YI）
• 2.5.4 失重率
• 2.5.5 力学性能
• 2.5.6 傅里叶红外光谱（FT-IR）
• 2.5.7 动态力学性能（DMA）
• 2.5.8 X 射线光电子能谱（XPS）
• 2.6 实验装置及其检测仪器设备
• 2.6.1 加速老化试验设备
• 2.6.2 检测分析设备仪器
• 第3章 聚酯玻璃钢曝露老化差异性
• 3.1 各地区大气环境特征及其数据分析
• 3.2 表面形貌变化的差异
• 3.3 光泽度和黄色指数的差异
• 3.4 力学性能的差异
• 3.5 傅里叶红外光谱测试
• 3.6 动态力学性能
• 3.7 讨论
• 3.8 本章小结
• 第4章 聚酯玻璃钢加速老化差异性
• 4.1 表面形貌的差异
• 4.2 光泽度和黄色指数的差异
• 4.3 失重率的差异
• 4.4 力学性能的差异性
• 4.5 傅里叶红外光谱测试
• 4.6 动态力学性能
• 4.7 X 射线光电子能谱（XPS）
• 4.8 讨论
• 4.9 本章小结
• 第5章 填料对聚酯玻璃钢老化影响
• 5.1 填料对表面形貌的影响
• 5.2 填料对光泽度和黄色指数的影响
• 5.3 填料对力学性能的影响
• 5.4 讨论
• 5.5 本章小结
• 第6章 涂层对聚酯玻璃钢老化影响
• 6.1 氙灯老化后玻璃钢力学性能变化
• 6.2 自然老化后玻璃钢力学性能变化
• 6.3 讨论
• 6.4 本章小结
• 第7章 聚酯玻璃钢室内外老化相关性
• 7.1 聚酯玻璃钢室内外力学性能变化规律
• 7.1.1 聚酯玻璃钢室内外弯曲强度变化
• 7.1.2 聚酯玻璃钢室内外拉伸强度变化
• 7.1.3 聚酯玻璃钢室内外剪切强度变化
• 7.2 聚酯玻璃钢自然和加速老化机理
• 7.3 聚酯玻璃钢户外大气曝露与室内加速老化的相关性
• 7.3.1 聚酯玻璃钢户外大气曝露与氙灯加速老化的相关性
• 7.3.2 聚酯玻璃钢户外大气曝露与热氧加速老化的相关性
• 7.4 相关性评价
• 7.5 本章小结
• 第8章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢