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

發(fā)布于:2022-08-31
相關(guān)標簽: Q-LAB紫外 紫外耐候試驗箱

摘要

這項工作研究了由黃麻纖維增強的無堿玻璃纖維混合復(fù)合材料的機械和老化性能。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小時內(nèi)確定拉伸試驗的變化。作為加固內(nèi)容的函數(shù),機械性能受到影響,這反映在拉伸模量和強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。

簡介

復(fù)合材料的聚合物已經(jīng)在專門的設(shè)計領(lǐng)域啟動了大規(guī)模的消遣,特別是在航空捆綁方面,當你考慮到它們與強鋼混合物相比,找到了頂級的精確性和靈活性時,聚合物復(fù)合材料織物在它們會被強分子分解的情況下顯示了它們的擴展用途。 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重節(jié)奏的汽車和飛行桌面、水廠和飛機馬達邊緣,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)評估了獨特類型的聚合物及其復(fù)合材料對穩(wěn)定分子解體的抵抗力,黃麻/玻璃纖維在整個儲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。一些風化的結(jié)果是由于晝夜交替或潮濕和干燥的時期。 太陽輻射的波長從紅外線(>700納米)延伸到紫外線(<400納米),根據(jù)大氣的規(guī)定,在300納米左右有一個截止點。 當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,與聚合物的化學(xué)鍵力相同或更強的光子會引起一系列反應(yīng),導(dǎo)致聚合物鏈斷裂,最終導(dǎo)致聚合物性能退化。 紫外線的強度足以破壞聚合物的化學(xué)鍵。在時間允許的情況下,戶外普通的宣傳方法基本上是最容易的宣傳。由于當?shù)靥鞖獾淖兓?,從網(wǎng)站在線對接,實驗信息是最簡單的有關(guān)該確切的網(wǎng)站。然而,實驗室氣象儀在受控環(huán)境中加速陽光降解,因此在評估戶外宣傳方法時可以產(chǎn)生額外的常規(guī)結(jié)果。實驗室氣象儀在評估黃麻/無堿玻璃纖維合適的抗氧化劑和穩(wěn)定劑以及驗證配方的一流操縱或精細保證功能方面很有價值。

實驗

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的。

在UV-B燈下進行100小時的測試,并在50小時、75小時和100小時進行拉伸測試。

2.2 測試

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

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

利用Color-Lab質(zhì)量控制程序提供的光譜儀(BYK-Gardener Spectrometer)對在QUV紫外光耐候儀中曝露的涂層進行陰影變化(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表示曝露試驗之前和之后的樣品。

結(jié)果與討論

3.1 機械性能

對復(fù)合材料進行了檢查,其機械性能如表1所示。

表1:黃麻/無堿玻璃纖維的機械性能

編號

材料

密度(gm/cc)

邵氏硬度

抗拉強度Mpa

沖擊力強度(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個熒光燈-(UV-B)@313nm,輻照度為0.63Wm2的條件下研究100小時。光源為154熒光燈-(UV-B)@313nm,輻照度為0.63Wm2,持續(xù)100小時。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度和斷裂伸長率

表2. 紫外線加速老化前后的拉伸強度和斷裂伸長率

圖1顯示了暴露在紫外線下的拉伸強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

由于本實驗是針對無堿玻璃纖維增強的黃麻纖維進行的紫外線老化試驗,所以應(yīng)該得出以下結(jié)論。

復(fù)合材料的抗拉強度在暴露于紫外線測試后進行了評估。如圖1所示,強度隨著紫外線照射時間的增加而降低。

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標準,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度更接近,證明該聚合物具有長壽命。