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複合材料的影響

發布於：2022-08-31

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複合材料的機械和老化性能。模擬天氣條件的有害影響，並利用它們(men) 來預測戶外使用材料的耐久性。從(cong) 280-315納米的UVB燈被部署到混合複合材料中，並在50、75和100小時內(nei) 確定拉伸試驗的變化。作為(wei) 加固內(nei) 容的函數，機械性能受到影響，這反映在拉伸模量和強度以及抗衝(chong) 擊性和硬度的值上。

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

簡介

複合材料的聚合物已經在專(zhuan) 門的設計領域啟動了大規模的消遣，特別是在航空捆綁方麵，當你考慮到它們(men) 與(yu) 強鋼混合物相比，找到了頂級的精確性和靈活性時，聚合物複合材料織物在它們(men) 會(hui) 被強分子分解的情況下顯示了它們(men) 的擴展用途。這類捆綁的案例有：石油提煉中的漏鬥線磨損的沙漿、直升機旋翼切割的邊緣、泵葉輪的尖銳邊緣、在無結果的野外情況下工作的嚴(yan) 重節奏的汽車和飛行桌麵、水廠和飛機馬達邊緣，盡管如此，聚合物複合材料元素表現出與(yu) 金屬部件相比可怕的抗崩解性。眾(zhong) 多專(zhuan) 家已經評估了獨特類型的聚合物及其複合材料對穩定分子解體(ti) 的抵抗力，黃麻/玻璃纖維在整個(ge) 儲(chu) 存過程中和在建築網站上在線暴露在溫和的環境中，但在服務中被覆蓋。在暴露於(yu) 光線的過程中，退化是由於(yu) 太陽輻射的紫外線（UV）方麵，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。一些風化的結果是由於(yu) 晝夜交替或潮濕和幹燥的時期。太陽輻射的波長從(cong) 紅外線（>700納米）延伸到紫外線（<400納米），根據大氣的規定，在300納米左右有一個(ge) 截止點。當太陽輻射照射到聚合物表麵（未覆蓋的黃麻/玻璃纖維表麵）時，與(yu) 聚合物的化學鍵力相同或更強的光子會(hui) 引起一係列反應，導致聚合物鏈斷裂，最終導致聚合物性能退化。紫外線的強度足以破壞聚合物的化學鍵。在時間允許的情況下，戶外普通的宣傳(chuan) 方法基本上是最容易的宣傳(chuan) 。由於(yu) 當地天氣的變化，從(cong) 網站在線對接，實驗信息是最簡單的有關(guan) 該確切的網站。然而，實驗室氣象儀(yi) 在受控環境中加速陽光降解，因此在評估戶外宣傳(chuan) 方法時可以產(chan) 生額外的常規結果。實驗室氣象儀(yi) 在評估黃麻/無堿玻璃纖維合適的抗氧化劑和穩定劑以及驗證配方的一流操縱或精細保證功能方麵很有價(jia) 值。

實驗

2.1 原材料：材料是黃麻纖維在無堿玻璃纖維複合材料的幫助下增強的。

在UV-B燈下進行100小時的測試，並在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(yi) QUV中進行加速耐候測試，配備有UVB-313納米的燈管。

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

利用Color-Lab質量控製程序提供的光譜儀(yi) (BYK-Gardener Spectrometer)對在QUV紫外光耐候儀(yi) 中曝露的塗層進行陰影變化（dE）的描述。

dE = [ΔL² + Δa² + Δb² ]^1/2

其中；ΔL = L2 - L1, Δa = a2 - a1, and Δb = b2 - b1 分別用數字1和2表示曝露試驗之前和之後的樣品。

結果與討論

3.1 機械性能

對複合材料進行了檢查，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	衝(chong) 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(yi) 在光源為(wei) 154個(ge) 熒光燈-(UV-B)@313nm，輻照度為(wei) 0.63Wm2的條件下研究100小時。光源為(wei) 154熒光燈-(UV-B)@313nm，輻照度為(wei) 0.63Wm2，持續100小時。黃麻/無堿玻璃纖維的光降解是由於(yu) 黃麻聚合物自由基的解聚作用的傳(chuan) 播，由氫氣抽取機製引起的，材料損失的百分比減少給出了它的壽命。

表2. 紫外線加速老化前後的拉伸強度和斷裂伸長率