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QUV紫外光耐候儀研究:紫外線輻射對(duì)黃麻/玻璃纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的影響

發(fā)布于:2022-08-31
相關(guān)標(biāo)簽: Q-LAB紫外 紫外耐候試驗(yàn)箱

摘要

這項(xiàng)工作研究了由黃麻纖維增強(qiáng)的無堿玻璃纖維混合復(fù)合材料的機(jī)械和老化性能。模擬天氣條件的有害影響,并利用它們來預(yù)測(cè)戶外使用材料的耐久性。 從280-315納米的UVB燈被部署到混合復(fù)合材料中,并在50、75和100小時(shí)內(nèi)確定拉伸試驗(yàn)的變化。作為加固內(nèi)容的函數(shù),機(jī)械性能受到影響,這反映在拉伸模量和強(qiáng)度以及抗沖擊性和硬度的值上。

關(guān)鍵字:無堿玻璃纖維,黃麻纖維,QUV紫外光耐候儀,拉伸試驗(yàn)。

簡(jiǎn)介

復(fù)合材料的聚合物已經(jīng)在專門的設(shè)計(jì)領(lǐng)域啟動(dòng)了大規(guī)模的消遣,特別是在航空捆綁方面,當(dāng)你考慮到它們與強(qiáng)鋼混合物相比,找到了頂級(jí)的精確性和靈活性時(shí),聚合物復(fù)合材料織物在它們會(huì)被強(qiáng)分子分解的情況下顯示了它們的擴(kuò)展用途。 這類捆綁的案例有:石油提煉中的漏斗線磨損的沙漿、直升機(jī)旋翼切割的邊緣、泵葉輪的尖銳邊緣、在無結(jié)果的野外情況下工作的嚴(yán)重節(jié)奏的汽車和飛行桌面、水廠和飛機(jī)馬達(dá)邊緣,盡管如此,聚合物復(fù)合材料元素表現(xiàn)出與金屬部件相比可怕的抗崩解性。眾多專家已經(jīng)評(píng)估了獨(dú)特類型的聚合物及其復(fù)合材料對(duì)穩(wěn)定分子解體的抵抗力,黃麻/玻璃纖維在整個(gè)儲(chǔ)存過程中和在建筑網(wǎng)站上在線暴露在溫和的環(huán)境中,但在服務(wù)中被覆蓋。在暴露于光線的過程中,退化是由于太陽輻射的紫外線(UV)方面,無論是直接的日光還是漫射光,以及通過溫暖和水分的幫助。一些風(fēng)化的結(jié)果是由于晝夜交替或潮濕和干燥的時(shí)期。 太陽輻射的波長(zhǎng)從紅外線(>700納米)延伸到紫外線(<400納米),根據(jù)大氣的規(guī)定,在300納米左右有一個(gè)截止點(diǎn)。 當(dāng)太陽輻射照射到聚合物表面(未覆蓋的黃麻/玻璃纖維表面)時(shí),與聚合物的化學(xué)鍵力相同或更強(qiáng)的光子會(huì)引起一系列反應(yīng),導(dǎo)致聚合物鏈斷裂,最終導(dǎo)致聚合物性能退化。 紫外線的強(qiáng)度足以破壞聚合物的化學(xué)鍵。在時(shí)間允許的情況下,戶外普通的宣傳方法基本上是最容易的宣傳。由于當(dāng)?shù)靥鞖獾淖兓?,從網(wǎng)站在線對(duì)接,實(shí)驗(yàn)信息是最簡(jiǎn)單的有關(guān)該確切的網(wǎng)站。然而,實(shí)驗(yàn)室氣象儀在受控環(huán)境中加速陽光降解,因此在評(píng)估戶外宣傳方法時(shí)可以產(chǎn)生額外的常規(guī)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室氣象儀在評(píng)估黃麻/無堿玻璃纖維合適的抗氧化劑和穩(wěn)定劑以及驗(yàn)證配方的一流操縱或精細(xì)保證功能方面很有價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)

2.1 原材料:材料是黃麻纖維在無堿玻璃纖維復(fù)合材料的幫助下增強(qiáng)的。

在UV-B燈下進(jìn)行100小時(shí)的測(cè)試,并在50小時(shí)、75小時(shí)和100小時(shí)進(jìn)行拉伸測(cè)試。

2.2 測(cè)試

黃麻/無堿玻璃纖維在紫外光耐候儀QUV中進(jìn)行加速耐候測(cè)試,配備有UVB-313納米的燈管。

根據(jù)ASTM G-154標(biāo)準(zhǔn),UVB耐候儀的測(cè)試周期包括在60℃下模擬8小時(shí)的UVB,然后在50℃下冷凝4小時(shí)(冷凝過程中UVB燈關(guān)閉),聚合物在QUV耐候儀中曝露100小時(shí)。

利用Color-Lab質(zhì)量控制程序提供的光譜儀(BYK-Gardener Spectrometer)對(duì)在QUV紫外光耐候儀中曝露的涂層進(jìn)行陰影變化(dE)的描述。

dE = [ΔL2 + Δa2 + Δb2 ]1/2

其中;ΔL = L2 - L1, Δa = a2 - a1, and Δb = b2 - b1 分別用數(shù)字1和2表示曝露試驗(yàn)之前和之后的樣品。

結(jié)果與討論

3.1 機(jī)械性能

對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了檢查,其機(jī)械性能如表1所示。

表1:黃麻/無堿玻璃纖維的機(jī)械性能

編號(hào)

材料

密度(gm/cc)

邵氏硬度

抗拉強(qiáng)度Mpa

沖擊力強(qiáng)度(Kg/cm2

1

黃麻/無堿玻璃纖維

1.31

80

58.8

28.4

3.2.紫外線老化的光降解

黃麻/無堿玻璃纖維的光降解是使用加速耐候儀在光源為154個(gè)熒光燈-(UV-B)@313nm,輻照度為0.63Wm2的條件下研究100小時(shí)。光源為154熒光燈-(UV-B)@313nm,輻照度為0.63Wm2,持續(xù)100小時(shí)。黃麻/無堿玻璃纖維的光降解是由于黃麻聚合物自由基的解聚作用的傳播,由氫氣抽取機(jī)制引起的,材料損失的百分比減少給出了它的壽命。

表2. 紫外線加速老化前后的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

表2. 紫外線加速老化前后的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

圖1顯示了暴露在紫外線下的拉伸強(qiáng)度的變化及其百分比的降低

圖1顯示了暴露在紫外線下的拉伸強(qiáng)度的變化及其百分比的降低

表3.紫外線加速老化前后不透明度變化的百分比

表3.紫外線加速老化前后不透明度變化的百分比

圖2顯示不透明度百分比的圖表

圖2顯示不透明度百分比的圖表

表4.板材在紫外線加速老化前后的硬度變化

表4.板材在紫外線加速老化前后的硬度變化

圖3顯示了曝露在紫外線下時(shí)硬度的變化及其百分比的降低

圖3顯示了曝露在紫外線下時(shí)硬度的變化及其百分比的降低

3.3 表面形態(tài):經(jīng)受各種條件的試樣已通過掃描電子顯微鏡(SEM)它們的顯微照片。曝露在紫外線下的試樣和曝露在紫外線下的試樣分別顯示在圖4和圖5中。

曝露在紫外線下的試樣和曝露在紫外線下的試樣分別顯示在圖4和圖5中。

圖4: 曝露前  圖5: 曝露后

結(jié)論

由于本實(shí)驗(yàn)是針對(duì)無堿玻璃纖維增強(qiáng)的黃麻纖維進(jìn)行的紫外線老化試驗(yàn),所以應(yīng)該得出以下結(jié)論。

復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在暴露于紫外線測(cè)試后進(jìn)行了評(píng)估。如圖1所示,強(qiáng)度隨著紫外線照射時(shí)間的增加而降低。

同樣,不透明度和硬度也隨著紫外線照射時(shí)間的增加而降低,如圖3和圖5所示,這是由于它們之間失去了結(jié)合的特性。

而根據(jù)ASTM G 154標(biāo)準(zhǔn),UV-B燈的耐候性在噴水過程中顯示出明顯的差異。ASTM G 154顯示,在噴水過程中,紫外線組合的保留強(qiáng)度更接近,證明該聚合物具有長(zhǎng)壽命。

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