老化性能（共11篇）
老化性能 篇1
土工格栅具有变形模量大、材质轻,韧性好,与周围土体的摩擦性能好,以及能在较短时间内发挥加筋作用等优点而得到广泛的应用,已经取得了良好的经济和环境效益。一般土工格栅在使用过程中埋设在地下不会受到阳光的直接照射,但在生产,运输,施工,使用过程中,尤其是在公路和铁路的边坡防护工程中,会受到阳光的直接照射,发生各项性能的变化,进而影响土工格栅的使用寿命。
工程中使用的土工格栅主要以聚乙烯或聚丙烯材料组成,组成材料的不同,老化后所表现出来的性质也有所不同。高岩磊等[1]认为塑料处在水、热、氧、光等自然环境条件下,其各项性能会发生变化,尤其是未经过稳定化的聚丙烯在受到自然环境中的光、热影响时,会发生降解进而缩短使用寿命。蒋文凯[2,3]对多种土工合成材料进行了室内和室外紫外线老化实验研究,导出了这两种老化实验以紫外线为变量的相关方程,并得出光老化和热老化之间的转换系数和材料的紫外线老化折减系数。Madeleine等人[4]认为温度是影响聚乙烯材料光氧老化的重要因素,随着温度的升高光氧老化现象加剧。Kerry Rowe等人[5]认为高密度聚乙烯薄膜在老化过程中,伴随着化学和物理作用,化学作用会使材料的力学性能下降,物理作用会使材料的结晶度增加。HDPE材料在光氧老化过程中,存在光作用和热作用,并且这两个作用过程很难区分,光作用主要以降解为主,热作用主要以交联反应为基础[6,7]。由乙烯聚合产生的热塑性聚烯氢,光氧老化过程与其他的聚合物非常相似[8]。赵锦灿等[9]通过对主要成分为聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的光缆进行热氧和光氧老化实验,热氧使材料表面粗糙和发黏,光氧使材料表面出现明显的裂纹。土工格栅暴露在太阳光下发生的老化现象是受到了多种因素的影响。
为了区分各项因素对土工格栅老化现象的影响,运用氙灯耐气候老化试验箱和温度烘箱,通过改变实验的温度、光照的时长、喷淋等因素,进行了一系列的室内实验。按照GB/T 17689—2008[10]在拉伸实验机上对老化后的土工格栅进行拉伸实验,测试土工格栅各项性能的变化。
1 土工格栅光氧老化和拉伸实验
1.1 土工格栅试样的选取
本次实验选用高密度聚乙烯双向土工格栅为研究对象,土工格栅的几何参数和工程力学性能如表1和表2。
1.2 光氧老化和热老化实验过程
热老化实验与光氧老化实验同步进行,将土工格栅放置在温度烘箱内,设置湿度为70%±5%,进行了3种温度下的老化,共老化至700 h,具体实验参数见表3。
当土工格栅露天使用时,不仅受到紫外线的影响,还会受到淋雨的影响,为了探究这两项因素对土工格栅拉伸性能的影响,进行了两组实验,具体的实验参数见表3。太阳照射到地面上的紫外线波长为290~400 mm,而这个范围的波长能够对聚乙烯材料造成破坏,氙灯能够准确的控制光谱能量分布,可以很好的模拟阳光造成的老化现象。
图2为老化土工格栅的氙灯耐气候老化试验箱,型号为SN-150,内置旋转样架,截取一定面积的土工格栅(图1),放置在旋转样架上,能够保证格栅均匀的受到光照。光氧老化实验共进行了两组,一组仅采用光照模式,另一组采用喷淋光照模式,光照模式的具体循环步骤为,保持黑板温度为(65±2)℃,在光照条件下暴露8 h,随后在黑板温度为(55±2)℃条件下,无光照冷凝4 h,老化箱内的湿度保持为70%±5%;喷淋光照模式采用与光照模式相同的循环模式,只是在每个循环的结束时喷淋5 min。
1.3 拉伸实验过程
按照GB/T 17689—2008在万能拉伸实验机上采用单肋法测试,拉伸过程中用夹具夹住土工格栅的试样的两端,夹具两端的距离为12 cm,先施加1%标定拉伸强度的预应力后,再进行拉伸实验,拉伸速率取值为4.8 mm/min,测量出峰值时的拉力,再根据断裂时的夹具的位移计算出断裂伸长率。纵向和横向肋条的宽度和厚度不同,因此对纵向和横向肋条进行分别测试,根据得出的峰值拉力求出平均值f。
拉伸强度公式:
式(1)中:F为拉伸强度,k N/m;f为试样的拉力值,k N;N为试样宽度上的肋条数;n为试样的肋数;L为样品的宽度,m。
2 热老化和拉伸实验结果及分析
2.1 热老化实验
土工格栅放置在温度烘箱内,与光氧老化实验同时进行,设置3个实验温度,分别为55℃、65℃、75℃。
从图3和图4中可以看出,横向和纵向土工格栅的拉伸强度随热老化时间有相同的变化规律,且随着温度的升高强度下降越明显,当热老化温度为55℃时,在前400 h并未出现拉伸强度的下降,随着热老化时间的再增加,强度才开始下降,当热老化温度为65℃和75℃时,强度开始下降的时间分别为300 h和200 h。这可以说明,由温度造成的老化现象,具有累积效应,温度越高累积的时间越短;观察拉伸强度下降段可以得出,随着时间的增加,下降趋势越明显,三种温度在700 h所造成的纵轴拉伸强度下降的比率分别为4.16%、8.33%、12.5%.
从图5和图6中可以看出,断裂伸长率随着热老化时间的增加呈现出不断下降的趋势,并且与图3和图4呈现出相似的变化规律,拉伸强度的降低同时也伴随着断裂伸长率的下降,老化的过程中土工格栅会发生一系列的物理变化,其中格栅结晶度的增加会使延伸性能下降,温度的升高会对聚乙烯材料的结晶有促进作用。三种温度条件下,在700 h所造成纵轴断裂伸长率的下降分别为1.3%、2.2%、3.2%,这三个数值所成的比例与700 h时纵轴拉伸强度下降得出的三个数值的比例较为相似,可以看出在土工格栅的热老化实验中,拉伸强度和断裂伸长率的下降具有相同的规律。
2.2 光氧老化实验
由于老化试验箱内的面积有限,每次只能老化一片土工格栅,而每次拉伸实验需要的土工格栅比较多(10组),因此在前400 h的老化过程中每隔200 h取出一段土工格栅进行拉伸实验,之后每隔100 h截取一段土工格栅进行拉伸实验,共老化至700 h,并且仅截取纵向土工格栅进行测试。
从图7中可以看出,纵轴拉伸强度随着光氧老化时间呈现出不断下降的趋势,在前400 h拉伸强度下降比较缓慢,随后下降不断加快;通过喷淋与不喷淋土工格栅拉伸强度的对比可以看出,喷淋对土工格栅前期拉伸强度的下降有一定的促进作用,但随后这种影响逐渐减小,当达到700 h时,两组老化土工格栅的拉伸强度相差比较小;结合热老化实验结果进行分析可以得出,土工格栅40%~45%拉伸强度的下降归于热老化,这与蒋文凯[2]得出的60%~70%拉伸强度的下降归于热老化有所不同。
结合图8可以看出,前400 h断裂伸长率下降比较快,随后下降的趋势变缓,这与纵轴拉伸强度的下降趋势有所不同,700 h共造成断裂伸长率的下降为4.26%.通过两图的对比可以看出,喷淋对拉伸强度和断裂伸长率的影响不大,高密度聚乙烯是一种高结晶度的热塑性树脂,防水性能好,且不易吸湿,因此聚乙烯土工格栅在使用过程中可以忽略水分造成的影响。
3 结论
(1)由温度造成的老化现象,具有累积效应,温度越高累积的时间越短,在温度为55℃、65℃、75℃的条件下,每升高10℃,土工格栅就会提前100 h出现拉伸强度下降的现象。
(2)在热老化实验中,土工格栅拉伸强度下降的同时,断裂延伸率也会出现相同规律的下降,在三种温度下拉伸强度下降比率所成的比例与断裂伸长率下降值所成的比例较为相似。
(3)在光氧老化实验中,土工格栅拉伸强度在前期下降比较缓慢,当过了400 h,拉伸强度会出现大幅度的下降。
(4)在光氧老化过程中,土工格栅60%左右的拉伸强度的下降要归功于光作用,喷淋对土工格栅的老化没有太大的作用,在施工过程中,可以忽略水分对老化的影响。
参考文献
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老化性能 篇2
摘 要：
随着社会的发展，城市化建设进程的不断加快，我国建筑行业得到了快速的发展，在进行项目建造时，为了使各个部位密封的更加紧密，就对硅酮密封胶进行了使用，而在这种材料中，其耐老化性具有重要的作用。而在硅酮密封胶中含有一定成分的增塑剂，这些增塑剂往往会对硅酮密封胶的耐老化性具有一定的影响，为了使人们对影响具有更加深刻的了解，文章就通过两个实验，来对增塑剂对硅酮密封胶耐老化性能影响进行了研究，为硅酮密封胶具有更强的耐老化性做出了一定的保障。
关键词：增塑剂;硅酮密封胶;耐老化性
在我国当前阶段中，每年需要使用大量的硅酮密封胶，具不完全统计，到了末，我国每年可以生产出硅酮密封胶30余万吨，为我国建筑行业更好地发展提供了帮助。在使用的过程中，通常需要增塑剂进行一定的处理，才能使其起到应有的作用。如果两者材料使用的不是很合理，就会降低硅酮密封胶的耐老化性，减少硅酮密封胶的使用寿命，所以，只有进行合理的配合，才能使硅酮密封胶的使用寿命得到保证。因此，加强对增塑剂对硅酮密封胶耐老化性能影响的研究具有重要的意义。
1 氙灯老化潮湿暴露实验
1.1 实验过程
1.1.1 样品的配置。在进行该项实验的过程中，首先要对样品进行配置，将样品分为三类，第一类样品中，增塑剂为100%硅油，第二类样品中，增塑剂掺杂了8%的白油。第三类样品中，增塑剂为100%裂解硅油。
1.1.2 试件制备与实验。选取两张表面光滑、干净，并且长度为50mm，宽度为12mm，高度为12mm的玻璃板，将配置好的硅酮密封胶样品均匀的涂抹到玻璃板上，将两者合并到一起压实，为了降低空气中水分对其造成影响，还要在其表面包围上一层隔离垫块，将其放置在相应的培养条件下。经过1个月的培养后，将其表面的隔离垫块清除掉，并使用细铜丝，将其固定到相应的装卡板上，然后对其进行氙灯老化潮湿暴露实验，对三种的样品硅酮密封胶的各项性能进行测量。
1.2 结果与分析
1.2.1 外表变化。试件经过氙灯处理后，就要马上的将其去下，快速的对其外表进行观察，在观察胶体本身时，没有出现明显的变化，但是在观察装卡板时，每个装卡板上都存在一定污渍，只是污渍的严重程度有所差异，其中，第一种样品的装卡板上，使用肉眼可以轻微的`观察到污n;第二种样品中，出现的污渍最多，几乎占据了大半个装卡板;第三种样品的装卡板上，只是出现了小面积的污渍，污染的不是很严重。导致这一现象的原因可能是在处理的过程中，在高温的影响下，就会使增塑剂中的杂质挥发出来，从而附着到了装卡板上。
1.2.2 粘结性能。在对试件进行处理后，将其放置到指定的条件下，静置24小时后对其进行粘结性能测试。在测试中可以发现，第一种样品不论是拉伸强度，还是断裂伸长率，变化的都不是很明显，第二种与第三种样品中，拉伸强度变化的不是很明显，但是，断裂伸长率都有明显的变化，但是，两者得变化也存在一定的差异，其中第二种样品的断裂伸长率减少的较多，第三种样品减少的较少。并且，在对其进行定伸粘结性实验时可以发现。前两种样品没有明显的变化，而第三种样品中，就会发现其内部出现了损坏。
从上述实验中可以发现，使用氙灯老化潮湿处理后，可以检测出硅酮密封胶耐老化性的质量好坏，但是不能精确地体现出硅酮密封胶中增塑剂的使用情况
2 UV荧光紫外老化干燥暴露实验
2.1 实验过程
2.1.1 样品的配置。在进行该项实验的过程中，首先要对样品进行配置，将样品分为两类，第一类样品中，增塑剂为100%硅油，第二类样品中，增塑剂掺杂了8%的白油。
2.1.2 试件制备与实验。选取两块长75mm，宽25mm，高25mm的多孔基材，将配置好的样品填充到两者之间，将其放置到相应环境中。经过一个月的培养之后，根据测试目的的不同，将其进行一定的压缩或非压缩处理，然后对其进行荧光紫外老化干燥暴露实验，对两种样品的硅酮密封胶的各项性能进行测量。
2.2 结果与分析
2.2.1 外表变化。在使用该种方法对试样处理后，快速的对其进行观察，可以发现在两个试样中，第一种试样没有出现明显的变化，而第二种试样发生了一定的变化，与实验前的试样相比而言，出现了一定的程度的硬化现象。
2.2.2 粘结性能。在对样品进行粘结性能测验时，就需要对其进行一定的非压缩处理，当非压缩处理完成后，才能对其进行粘结性能实验与分析。在试验中可以发现，使用该种方法实验之后，第一类样品的粘结性能没有出现明显的变化，而第二类样品出现了明显的变化，各项性能均出现了一定成都的降低，其中，断裂伸长率降低的最多，降低了三分之一以上，其次是拉伸模量变化率的变化情况，也达到了十分之一以上。因此，就说明第一种样品的性能更加优越，环境对其造成的影响较小。
2.2.3 污染性测试结果。在进行完荧光紫外老化处理后，将世间放置到相应的条件下，培养24小时后，对其污染程度进行检查，将相应的染料涂抹到基材上，通过染料指示法来进行检查。在检查的过程中可以发现，在不同检查标准的情况下，检查出来的结果也不仅相同，在压缩情况下进项观察时，第一种样品的污染程度要高于第二种样品的污染程度，而在非压缩的情况下进行观察时，第一种样品的污染程度又会低于第二种样品的污染程度。导致这一现象出现的压缩，很可能是在压缩的过程中，就会将白油挤压出来，并且随着实验的进行而会发殆尽。
3 结语
综上所述，不同增塑剂的使用，会对硅酮密封胶耐老化性造成严重的影响，为了使硅酮密封胶耐老化性在使用的过程中，具有更强的耐老化性，文章就对其进行了一定的研究，但是，一个人的力量终归是有限的，研究中依然存在着一些问题，以此，为了对硅酮密封胶耐老化性研究的更加透彻，就需要先关专业人士共同来进行研究，通过大家的努力，不断的将研究进行完善，使硅酮密封胶耐老化性在实际应用中发挥出更大的作用。
参考文献
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老化性能 篇3
关键词 老年人；老化态度；认知老化；蒙特利尔认知评估
分类号 B844.4
DOI： 10.16842/j.cnki.issn2095-5588.2016.06.003
1 问題提出
进入21世纪后，我国社会的老龄化进程加快。2000年第五次人口普查的结果显示，60岁及以上老年人口达1.3亿人，占总人口的10.2%；2010年第六次人口普查时，已超过1.77亿人，占总人口的13.3%；2013年，突破2亿。截至2014年底，我国60岁及以上的老年人口达到2.12亿，占总人口的15.5%。据《中国老龄产业发展报告（2014）》预测，到2050年，全世界老年人口将达到20.2亿，其中来自中国的老年人口约为4.8亿，接近全球老年人口的四分之一，中国将成为世界上老年人口最多的国家（吴玉韶，党俊武，刘芳，奥彤，王莉莉，2014）。
我国社会老龄化问题开始受到社会各界的普遍关注，老年心理学也已经成为心理学研究的热点领域，越来越被心理工作者所重视。认知老化（cognitive aging）是其中最为活跃的研究主题（李德明，刘昌，刘贵云，1999）。
随着年龄的增长，老年人的认知功能，
例如加工速度、工作记忆和执行功能等（李旭，杜新，陈天勇，2014），
会出现衰退（Baltes & Lindenberger，1997；Schaie，2000）。老年人认知能力水平的下降，还可能发展为轻度认知损伤，甚至出现老年痴呆。这将严重影响老年人的身心健康和生活质量，降低老年人的生活满意度和幸福感，并且还会加重家庭和社会的负担。因此，保持良好的认知水平对老年人来说也是非常重要的。
以往对老化问题的探索多集中于脑认知功能方面，对社会认知范畴的问题研究较少。上世纪末，有人提出老化态度的概念（Levy，Ashman， & Dror，1999），自此研究者才开始从社会认知角度研究老化。
老化态度是指人们对变老过程以及年老的评价和体验，包括积极的和消极的（Laidlaw，Power， & Schmidt，2007），它会对人们的行为、自我概念、对变老的接受度、生活方式以及职业的选择产生重要的影响（姜兆萍，周宗奎，2012），还会影响老年人的心理健康状况（王大华，燕磊，2011；唐丹，燕磊，王大华，2014）。
Michael和Susan （2015）对东西方老年人的老化态度的调查表明，东方老年人比西方老年人对老化的态度更加消极。老化态度的影响因素可归纳为内在因素和外在因素两方面，内在因素包括健康状况、个性特点等（唐丹，燕磊，王大华，2014），外在因素包括社会环境和多种社会支持（张明妍，王大华，Mick， & Ken， 2011）。
我国心理学界对老化态度的研究也仅有十余年的时间，尚处于起步阶段，如李川云，吴振云和李娟在2003年编制了老化态度问卷并进行了初步试用，黄一帆，王大华，刘永广和Laidlaw在2010年翻译了“老化态度问卷”（AAQ），并考察了其在中国文化背景中的适应性。关于老化态度与认知老化的研究，主要集中在老化态度对老年记忆的影响方面。比如，李川云和吴振云（2001）通过直接思维任务，激活老年被试的负性或正性老化态度，发现老年人在正性思维条件下，记忆作业成绩提高，记忆自我效能感增强，而负性思维条件下正好相反。尹述飞，彭华，文静（2014）研究了老化态度与老年人工作记忆老化之间的关系，认为老化态度在工作记忆老化中的作用可能更多地表现为对固有工作记忆能力的保护。
认知功能和心理健康是健康老龄化的两个基本要素（李德明，陈天勇，2006），而老化态度会影响到老年人的心理健康。因此，本研究意在探究老年人的老化态度和认知老化的关系。另外，再结合老年人的性别、年龄、教育程度等因素，分析可能会对老化态度及认知老化产生影响的各种因素。
2 研究方法
2.1 被试
在南京、杭州、太原三地，选取62名60～79岁且无明显精神障碍的老人作为调查对象，其中男性29名，女性33名，平均年龄为 67.45±4.68岁，如表1所示。
2.2 研究工具
2.2.1 个人基本信息问卷
对被试的人口统计学变量进行调查，包括性别、年龄、教育程度、婚姻状况、子女数、居住方式以及主观健康状况等信息。
2.2.1 老化态度问卷（AAQ）中文版
本研究采用Laidlaw等人（2007）编制、黄一帆等人（2010）翻译的“老化态度问卷”（AAQ）中文版，问卷具有良好的信效度。问卷共24个项目，每个项目采用从完全不正确（1分）到完全正确（5分）的五点评分。问卷分为“心理社会丧失”“身体变化”和“心理获得”3个维度，每个维度8个项目。其中，心理社会丧失为负向维度，得分越高，表示老年人在心理和社会性上的消极体验程度越高；身体变化为正向维度，得分越高，表示老年人对健康、运动锻炼及老化本身的积极体验越高；心理获得为正向维度，得分越高，表示老年人的智慧获得感越高。在本研究中，三个维度分量表的Cronbach α系数分别为0.789、0.615、0.794，总量表的Cronbach α系数为0.879。
聚砜及其老化性能研究进展 篇4
1聚砜及其结构和性能
聚砜是由双酚A钠盐与4, 4’-二氯二苯砜进行缩聚反应, 最后得到成品。聚砜树脂呈透明而微带琥珀色, 也有的是象牙色的不透明体, 将其分为透明、不透明和填充品级3种规格。董瑞玲等[4]对双酚A型聚砜进行红外光谱测试, 结果表明, 聚砜的分子链是由异丙撑基、醚键和砜基连接起来的线性高分子化合物, 其结构式为:
异丙撑基、醚键和砜基对聚砜的性能有着不同的影响:醚键较异丙撑基更能增加分子链的柔顺性, 亦会改善热稳定性, 醚键两端的苯基可绕其内旋转, 它使聚合物的韧性增加。二苯撑砜基上氧原子对称, 极性较小, 主链上的硫原子处于其最高氧化态, 此外砜基与相邻的两个苯环组成高度共轭的二苯砜结构, 该砜基团具有从相邻苯环上吸引电子的趋势, 从而令这些苯环的电子数不足。二亚苯基砜基团的高共振结构也提供了热稳定性。此高共振亦令其具有高强度化学键。此物质在氧化环境下的稳定性使其具有强劲的抵抗失去电子而变成氧化物的趋势。这样一来, 整个二亚苯基砜基团就具有内在固有的抗氧化能力。因此, 大量伴随而来的热量或电离辐射可以被耗散掉, 而不引起断链或交联。所以, 二亚苯基砜基团赋予了整个聚合分子热稳定性、抗氧化能力及刚性等内在固有特征, 即使在高温下亦不例外[5,6]。
总之, 聚砜的结构特点决定了它是一种综合性能优异的高性能树脂。聚砜具有水解稳定性, 尺寸稳定性, 在室温下具有良好的形变稳定性;优良的力学性能;突出的热稳定性;突出的长期蠕变性;易于加工成型、能达到精密的公差, 除浓硝酸、浓硫酸外, 对其他酸、碱、醇、脂肪烃等化学物品具稳定性[3]。
2聚砜老化性能的研究进展
随着对聚砜结构和性能的不断认识和研究, 聚砜及其改性产品应用领域在不断地拓展, 并逐渐应用于高端科技产品, 对聚砜产品的性能要求也更加的苛刻, 在对高性能聚砜产品生产和应用的过程中, 其抗老化性能被科研人员所关注, 因此对聚砜产品老化性能的研究将为高性能聚砜抗老化产品的研发及生产提供科学的理论基础。
2.1抗微裂纹性能研究
聚砜的力学性能特点是抗蠕变能力很强, 尺寸稳定性很高, 随温度升高力学性能下降幅度很小。如20℃, 21MPa载荷下, 经1000h后的蠕变量仅为0.1%;100℃时蠕变值也仅为1.5%;当时间增至1年时蠕变值也仅为2.3%。聚砜的拉伸弹性模量在室温时为2.48GPa, 在100℃时为2.46GPa, 在190℃时仍可保持1.4GPa。聚砜的力学性能缺点是抗疲劳性差, 疲劳强度和寿命不如POM和PA, 相对疲劳强度低于POM和PA[7]。聚砜制品在承受频繁重复载荷或周期性载荷的环境中, 则易出现内应力开裂而导致微裂纹现象。与此同时, 聚砜在产业化过程当中, 由于其生产周期较长且成型加工性能较差, 若其产品在加工过程中热处理配合不当也会产生开裂。
对于聚砜的应力产生的途径, 如何消除内应力, 李箭等[8]进行了系统的研究, 得知聚砜应力产生的途径有:聚砜的纯度、聚砜型材、加工成型和结构设计。通过正交试验, 得出了聚砜较佳的热处理工艺并有效控制聚砜制品的质量。较佳热处理工艺 (加热温度150℃, 保温时间4h) 对非晶部分的分子提供热量促进分子运动, 分子间的扭曲消失了。认为聚砜广义再结晶温度为0.4T≈140℃ 。在此温度以上, 聚砜内部结构发生了重排, 广义结晶聚砜由于大分子排列长程有序、排列紧密、能量最低, 所以结构稳定, 除非相变, 大分子间的位置是不能移动的。因此丙酮难于渗入晶相, 仅在浅表面发生微量溶胀, 不会导致聚砜开裂。
为了确保聚砜产品的质量, 在成型加工过程中, 刘恩福等[9]对聚砜产品开裂的原因进行了研究, 试验表明, 聚砜材料经过机械加工及热处理后, 产品时常有开裂现象发生, 开裂点主要集中在应力集中和尺寸跳跃过度的地方。在聚砜树脂的应变率效应及其断裂模式方面, 庞海燕等[10]为研究应变率对聚砜树脂力学性能的影响, 对其进行了不同的拉伸试验, 并通过摄像机记录了拉伸过程中试样形状的变化, 结果显示:聚砜树脂的弹性模量和屈服强度随应变率的升高而增加, 其应变率效应复合Eyring应变率理论;拉伸时试样颈缩面刚开始时是一个斜截面, 表明聚砜树脂承受剪切的能力比较弱;试样中气泡、杂质等裂纹源形成的裂纹沿各自的平面扩展形成硬币状裂纹, 导致拉伸断裂 (单裂纹源) 或者拉剪破坏 (错层式多裂纹源) 。
为防止聚砜制品由于老化所产生的微裂纹现象, 对聚砜制品的纯度、加工成型、结构设计等要求严格, 且通过改性的聚砜同样能防止微裂纹现象的产生, 据相关文献报道, 在0.01mol 2, 6-双 (2, -羟基-5-甲基苄基) -4-甲基苯酚或带有大于或等于3个羟基卤代化合物存在下制得的枝化聚砜, 较能耐裂纹。国外也有用电子辐照和加热交联等方法来提高Udel聚砜的耐微裂纹性。
2.2辐射降解性能研究
聚砜分子链中含有大量的苯环和二苯砜基, 使其可吸收大量辐射能而不致被破坏, 耐辐射性能好。如经过200h, 0.26×105C/kg的Co60射线照射后, 外观、刚性和电性能均无变化。但是当射线强度增至1.3×105C/kg后, 聚砜虽电性能变化很小, 但是会变红、发脆、易折断, 物理性能下降[7]。因聚砜产品的使用涉及到高能辐射, 为防止因聚砜辐射老化所带来的性能下降, 影响其产品的应用, 对聚砜产品的辐射降解研究显得尤为重要。
杨强等[11]应用力学性能测试、傅立叶变换红外光谱分析、扫描电镜断口形貌分析、差示扫描量热分析、凝胶渗透色谱分析、X射线光电子能谱分析等多种手段和角度研究了聚砜材料在γ射线辐照下的老化行为, 并研究了吸收剂量对材料结构和性能的影响。结果表明, 聚砜材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、玻璃化温度、数均分子量、峰值分子量和数均聚合度等均随吸收剂量的增加而下降;化学结构在辐照过程中基本上没有变化;其断口表面的光滑程度随辐射剂量的增加而增大;在低吸收剂量下, 聚砜材料内部交联反应占优势;在中高吸收剂量下, 聚砜内部降解反应占优势。动力学分析表明, 聚砜在化学上的降解属于无规降解类型, 间接证明了聚砜在低吸收剂量下交联反应占优势, 在中高吸收剂量下降解反应占优势。
Giori等[12]研究了聚砜辐射降解机理, 当辐射剂量为109rad时, 用气相色谱 (GC) 和气相色谱-质谱 (GC-MS) 分析了降解的挥发性副产物以推测降解机理。该化合物显示了高的抗电子辐射稳定性和相对较低的抗紫外辐射稳定性, 如气体产物在电子辐射中的呈现低G产率 (挥发性产物产率) , 而紫外辐射下呈现高的量子产率。聚砜除暴露在紫外辐射外, 其机械性能没有明显变化, 主要气态产物为H2和CH4, 伴随有大量的CO和CO2。CH4的初始G产率在异亚丙基侧链存在时 (如在双酚A树脂中) 与H2相比产率要高一些。
Hill等[13]研究了某些含芳香基团的工程热塑性塑料在高温下辐射对性能的影响, 研究表明, 其结果类似于在室温和低剂量下的γ辐射对该聚合物的降解行为, 其中聚合物的拉伸性能在辐射降解中获得了增强, 该效应随辐照温度的增加而减弱。聚合物发生同步断链或交联, 断链自由基发生重排复合, 导致聚合物链相互作用增强而使其刚性增加, 最终导致聚合物的辐射老化。
2.3热降解性能研究
聚砜的耐热性能高, Tg为190℃, 热变形温度为175℃, 维卡软化温度为188℃, 马丁耐热温度156℃, 脆化温度为-101℃, Td为426℃, 热导率为0.26W/ (m·K) , 线膨胀系数为3.1×10-5/℃, 可在-100～150℃范围内长期使用。聚砜的耐热性优于POM, PC, PPO, PA等工程塑料。聚砜的耐热稳定性很好, 如在150℃经2年的热老化后, 拉伸屈服强度和热变形温度不仅不会降解, 反而有所上升, 在空气中聚砜在420℃以上开始出现热降解现象[7]。
为了研究聚砜的热老化机理, 测定不同老化状态下该材料的活化能E、指前因子A和反应级数n等热降解反应动力学参数是十分必要的, 其中最重要的参数是活化能[14]。Li Xin-Gui等[15]利用高分辨率热重法 (TG) 对热分解和双酚A聚砜的动力学进行了研究, 对聚砜在不同气体和升温速率下进行测试, 并对其热降解特征的影响进行了研究。随着升温速率的逐渐增大, 聚砜的热分解温度轻微升高, 或着按照聚砜在空气<氮气<真空<氩气的顺序, 在不同的环境中对聚砜进行测试。随着在空气、氮气到氩气不同环境的顺序的测试发现, 聚砜热降解活化能从140, 258增加到293kJ/mol。由高分辨率热重法所计算的热降解活化能显示, 聚砜在氮气和空气中的热降解活化能几乎与传统的等温线或不断升温的速率相同。线性升温条件下, 聚砜样品质量随温度变化, 在一定温度范围内, 聚砜质量发生损失, 此时可以利用非等温高分辨热重分析法, 准确计算聚砜热降解的反应动力学参数。
通过采用FTLR、H-NMR、DTA、TGA等测试方法, 郭卫红等[16]对国产聚砜 (SG-90) 及进口聚砜 (UCC-80) 进行了表征, 证实二者均有相同的微观结构的同时, 通过求算样品的热分解活化能, 分析了聚砜热降解机理。结果表明, 样品中杂质的含量及聚合物端羟基的含量是影响样品热稳定性的原因之一。杂质存在时, 氧气对聚砜的热降解有较大影响。因而聚合物中杂质残留溶剂的去除及对端羟基进行封端对改善聚砜的热稳定性极有意义。
2.4阻燃性研究
为使聚砜在更高温度下能达到很好的阻燃效果并研发出更高性能的聚砜产品, 研究聚砜的阻燃性具有重要的意义。聚砜是具有良好的化学和热稳定性高性能聚合物, 因为其有二亚苯基砜基团的高共振结构和六价硫的存在[17], 在-101～175℃温度范围内, 为其提供了优异的物理性能、机械性能和电气性能;此外, 由于它的结构而具有良好的热氧化稳定性, 火焰阻燃, 所以它还可以用作阻燃剂[18,19]。聚砜具有高氧指数和燃烧时的低黑烟排放, 对该材料在火焰中进行熄灭测试, 由于聚砜的高芳香性, 其本身表明其是很好的灭火材料[20]。
随着纳米技术的应用, 特别是纳米复合材料的发展, 将会为聚砜的阻燃科学与技术的发展提供一个新思路。纳米复合材料因纳米效应而具有优异的力学性能、热性能及电性能等。由于纳米粒子表面吸附能力强, 如果让其吸附一些抗氧剂、协同阻燃剂等, 则会有效地改善几种阻燃剂的协同作用[21]。另外, 有效地利用纳米粒子容易捕获燃烧反应放出的自由基的特点, 也会增加其阻燃性能[22]。纳米颗粒具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等, 将传统无机阻燃剂超细化以增强界面作用, 改善界面相容性, 达到较小用量和提高聚合物阻燃性的目的[21]。
相关文献记载, 一类将有机卤代型阻燃剂或低毒、高效、无挥发性、低发烟量的无机组合型阻燃剂加入聚砜中, 能满足防火、阻燃、防爆要求的聚砜, 阻燃性可达美国UL-94V-0级的阻燃聚砜。或是在聚砜树脂合成中加入一定量的四溴双酚A用作反应性合成单体, 形成阻燃聚砜, 可广泛应用于耐高温绝缘材料、电子材料。
3前景展望
随着高新科技的不断发展, 聚砜树脂以其优异的使用性能越来越受到人们的重视。在众多领域中被广泛地应用, 具有广阔的发展前景。目前我国聚砜类树脂的生产能力不足1500t/a, 产量约为1000t/a, 生产厂家主要有上海曙光化工厂、大连聚砜塑料有限公司 (原大连第一塑料厂) 、天津合成材料厂和长春吉大特塑工程研究有限公司等, 大多处于中试阶段[23]。在过去几年里, 我国对于聚砜类工程塑料在食品、卫生、医疗等领域的应用开发工作还处于初始阶段, 对聚砜工程塑料的研究力度还不够, 国内生产能力不足, 产量少, 难以满足国内市场的需求, 还得靠进口来弥补。另外, 聚砜产品在抗老化及其改性方面都与国外有一定的差距, 还需进一步研究和改进。相信在今后, 我国将会大力开发聚砜材料新品种, 继续拓宽其应用领域, 带动我国特种工程塑料的不断发展。
摘要：聚砜树脂 (PSF) 具有优异的性能, 在众多领域内获得了广泛应用, 并逐渐渗透到高尖端科技领域。随着对聚砜产品应用条件的要求更加苛刻, 提高聚砜产品的抗老化性能具有重要的意义。主要从聚砜的结构出发对其性能进行了分析和介绍, 并从聚砜的抗微裂纹、辐射降解、热降解、阻燃性出发, 对近年国内外聚砜产品老化性能的研究发展进行了综述。
拒绝“心理老化” 篇5
什么是“心理老化”？
“心理老化”不是专业的心理学术语， 而是一种通俗的说法。“心理老化”是对消极的心理状态的一种形象概括，是与人的生物老化相呼应的。
心理学里的老化包含两个方面，即身体的老化和心理的老化，而心理的老化主要指认知老化，表现为：记性越来越差；注意力下降，不能长时间关注一件事情或一个过程；思维能力衰退，也就是考虑问题变慢。
世界卫生组织对人的心理健康提出了7个标准，其中第七个是心理年龄和生理年龄要适应。心理年龄和生理年龄的适应就是要求一个心理健康的人，其一般的心理特点要和所属年龄阶段的人的共同的特点大致相符：首先，和环境没有冲突；其次，心里想的和做的要统一；最后，要保持在同类事件上心理体验的稳定性，也就是对同类事件有基本相同的反应。这些也就是人们常说的心理年龄和生理年龄要相符合。
对于个人来说，无论是生理发育超前心理发育落后还是心理发育超前生理发育落后，都会对社会生活的适应能力有影响，我们把这种心理年龄和生理年龄不相符合的情况称为“心理老化”。平时人们谈论的“心理老化”更多的是指心理年龄超过生理年龄的状态，这样才可以体现“老”的含义。其实无论哪一种，都是心理不健康的表现。
“心理老化”的表现
由于不同的研究者有不同的归类方法，从而也得到数目不等的心理老化表现，大体上可以做如下的分类：
不能客观认识自己（1.认定自己落伍；2.以自我为中心；3.固执己见；4.记忆力下降； 5.沉湎于往事，好提当年）
不愿悦纳自己（1.对事冷淡；2.怨天尤人；3.面对突发事件紧张无措；4.缺乏兴趣）
不能调节、提高自己（1.无创新企图；2.不愿动脑；3.与家人、朋友相处困难；4.睡眠增加，精神不振； 5.曲解他人，不听意见；6.不能倾听他人；7.办事效率下降；8.做事拖沓；9.怕麻烦；10.逃避与生人交往；11.感情用事缺乏理智）
以上20条中，如果你有10条比较符合就要引起注意了，要审视自己目前的心理状态，看看是否有过多和过分的压力让自己的心理失衡，是什么让自己出现了“心理老化”现象。
“心理老化”的原因和危害
心理老化的形成有生理方面的原因，也有心理方面的原因。身体老化不会必然引起心理老化；但是心理老化对身体老化有加速作用。
首先是生理方面。心理是脑的产物，我们人类各种各样的心理体验都是我们的大脑活动的结果。所以如果人大脑出现了问题必然会影响心理的健康。这样我们就不难理解身体老化，特别是大脑的老化和病变会带来心理的老化的说法了。我们还有这样的体验，身体上的不适可能会影响心情，给你带来焦虑，使你心情沉重，精神委靡不振。这些都是负向的情绪体验，这种负向的情绪体验长时间影响一个人，就会改变人的心境，有可能会引起相应的心理老化现象。
但是正如我们平时所见：不是所有的老人或者病人都会表现出精神萎靡不振的样子，出现“心理老化”。相反，有的老人或病人，心理状态非常好，他们乐观，时时、事事都积极向上。这又是怎么一回事呢？原因在于人的心理有一定的调节作用，对于心理健康的人来说，她可以正确面对面临的疾病和衰老。
其次从心理方面。年轻人面对日趋激烈的竞争，如果缺乏自我调节能力，就会感到巨大的压力，过分的担忧让他们心情越来越紧张，心理年龄就容易苍老，这种心理年龄的变化，很大程度上是由自己的心理暗示造成的。一个人如果心理上认为自己老了，身心也会体验到衰老的感觉，这样的情况长期持续，就会出现身心疾病，如失眠，头晕，食欲下降，焦虑，忧郁等状况。
心理老化对于身体的老化是有加速作用的，因为长时间心理上的消极体验会让身体的正常代谢和生理反应发生改变，引起人的免疫系统免疫力下降，从而带来身体病变，然后加速心理老化，周而复始，形成恶性循环。
虽然出现“心理老化”意味着我们没有很好地适应环境，但是我们不能说“心理老化”就是心理疾病。事实上，“心理老化”是心理失调的前兆，有可能发展为心理失调，形成心理疾病。长时间的“心理老化”，可能让我们发生焦虑、抑郁等心理障碍，甚至出现人格障碍、人格分裂等更为严重的心理疾病。
应对“心理老化”
生老病死是自然规律，所以人的躯体衰老是无法自控和改变的，但人的心理老化是可以自我调节和控制的，发挥主观能动性和加强自我心理保健对于保持年轻、健康的心理有非常重要的作用。
首先是客观认识自己，这里的客观认识其实要求我们不回避我们的缺陷，也不夸大自己的优势。对自己有准确的定位，既要看到自己的优势又可以接受自己的不足。正如人们常说的，“自己知道自己是个什么东西”。这一点是人心理健康的基础。
其次我们要悦纳自己。所谓的悦纳就是说要能够自我欣赏，发现自己身上的优势。俗语说，“人比人得死”。平时我们对自己的评价往往是建立在和他人的横向比较上的，所以很多时候，越是比较我们的自信心就越差。在悦纳自己的这个方面，我们更提倡跟自己比较，比较自己随着时间的推移而取得的进步。这样就容易找到让自己欣慰的地方。在平淡无奇的生活中学会自我欣赏，这对于人的心理健康是至关重要的。
最后在认识欣赏自己的基础上，还要调节自己提高自己。有的人知道自己能做什么不能做什么，也能够欣赏自己，但是面对挑战和新的机遇时，他却不愿意改变自己，还时时为自己找到种种理由来纵容自己的懒惰和逃避，任凭自己年轻的生命出现“心理老化”。长期出现这样的情况，对心理健康是极为有害的。
根据以上内容，具体的建议是：
1.认识心理老化的危害，树立抗争老化的决心和信心。
2.从生理的角度，要注意延缓大脑的衰老，多用脑是必需的。同时积极的体育锻炼不但可以延缓身体的衰老也能很好缓解心理压力。
3.从心理的角度，要善于调节自己的情绪，保持好奇心和童心，培养多种兴趣，丰富生活内容，会创造也会从创造中体会快乐。
当然，必要的时候我们要求助于心理医生，专业的心理咨询和心理治疗是最好的也是对自己最为负责任的选择。
有心理学家研究发现：心理健康的人、心理发展和谐的人、特别是心里美的人更容易保持外表美。如果你想青春永驻、永远美丽，那就关注自己的心理健康，拒绝“心理老化”吧！
链接：
世界卫生组织对人的心理健康提出的7个标准：
1.智能良好；
2.善于协调与控制自己的情感；
3.具备良好的意志品质；
4.人际关系和谐；
5.能动地适应和改造现实环境；
6.保证人格的完整和健康；
7.心理年龄和生理年龄要适应。
SBS改性沥青老化性能分析 篇6
改性沥青作为现代交通尤其是高等级道路材料,可以很有效增强路面的抗害能力,同时大大延长养护周期,减少养护工作量和养护费用。丁二烯—苯乙烯—丁二烯共聚物(SBS)被公认为是最为理想的改性剂,它与沥青具有良好的相容性并形成非常微细的分散体系,具有较好的储存稳定性,兼有较好的高温性能和低温性能,能同时改善沥青的高温、低温性能和抗老化性能[1]。因此,SBS改性沥青是目前国内外使用最广泛的改性沥青。然而,SBS改性沥青在生产及长期使用过程中,会受到各种自然因素,如氧、温度、水、紫外线以及车辆荷载等的作用,发生一系列的挥发、氧化、聚合,乃至内部结构变化,导致沥青的性质逐渐发生变化(老化)[2]。对于基质沥青的老化,有关学者已进行了大量研究,成功分析了沥青老化的影响因素、评价指标,揭示了沥青老化机理[3,4,5]。然而,对于国内大量使用的改性沥青的老化规律及其影响因素还有待于进一步深入的研究与探讨。因此,本文对SBS改性沥青的性能老化规律进行深入分析,为进一步深入认识SBS改性沥青老化机理,提高其耐久性提供有力参考。
1 试验材料与方法
选取AH90号基质沥青,进行SBS改性得到SBS70号改性沥青,为了进行更有效的对比分析,同时选取AH70号基质沥青进行试验分析。
为了直观有效的对比评价SBS改性沥青老化后的性能变化规律,对选用的AH90基质沥青及其相应的SBS改性沥青SBS70,以及与改性沥青处于同一针入度级别的AH70基质沥青,进行RTFOT短期老化(RT)和PAV压力长期老化试验,压力老化时间分别取5 h(P5 h),10 h(P10 h),20 h(P20 h),30 h(P30 h),并对原样沥青(Ori)和不同老化阶段(RT,P5 h,P10 h,P20 h,P30 h)的沥青试样进行性能测定。
为了系统全面评价SBS改性沥青的老化性能,分别采用常规性能指标测试试验包括针入度,软化点,延度和弹性恢复,以及SHRP性能指标测试试验包括粘度试验,DSR试验以及BBR试验对老化沥青进行性能测试分析。
2 常规性能指标变化规律分析
首先对沥青试样在不同老化阶段的包括针入度、软化点及延度在内的沥青三大指标以及弹性恢复性能进行测试。相应的试验结果如图1所示。
从图1中各指标的变化情况可以看出:
1)改性沥青与基质沥青具有相似的性能老化规律,随着老化的进行,针入度减小,软化点增大,延度及弹性恢复均减小,而各指标的衰变速率随老化时间逐渐减缓,表明改性沥青中基质沥青的老化应该是导致改性沥青老化的主导因素;
2)基本上在整个老化过程中,改性沥青在各指标所表征的性能绝对值上均优于基质沥青,同时各性能指标的衰变速率均弱于基质沥青,表明改性沥青不仅具有优于基质沥青的使用性能,同时具有更好的抗老化性能;
3)随着老化深度的不断增加,改性沥青性能逐渐的趋近于基质沥青,尤其是在5 ℃延度和弹性恢复两个指标中得到了更充分的体现,随着老化的进行,改性沥青优良的低温延度变形特性不断丧失,而其弹性恢复衰变速率甚至超过了基质沥青,表明对这两项指标起主导改善作用的SBS改性剂在老化作用下也在逐步失效劣化。
3 SHRP性能指标变化规律
结合SHRP沥青结合料测试方法,通过布氏旋转粘度试验(RV),动态剪切流变试验(DSR)和弯曲梁流变试验(BBR)测试得到不同沥青及相应的不同老化阶段的135 ℃粘度,70 ℃高温车辙因子G*/sinδ,-18 ℃低温蠕变劲度S和蠕变劲度变化速率m。通过各指标的变化规律进一步对比分析改性沥青老化性能变化规律。尽管与常规性能指标相比,SHRP性能指标在测试与应用过程中被赋予了更多的与实际使用温度相关联的含义,但是单就指标本身的变化程度而言,不同老化深度的性能指标的对比仍然能够反映出老化对沥青性能的影响规律。相应的试验结果如图2所示。
可以看出,图2中SHRP性能指标所反映的沥青老化规律基本可以得到与常规性能指标类似的结论:随着老化的不断进行,粘度及车辙因子不断增加,低温劲度S不断增大的同时,蠕变速率m不断减小,表明老化后沥青高温性能进一步增强但是低温性能则表现为劣化。结合前述的常规性能指标分析以及相关研究结论[6],可以认为沥青相在改性沥青与基质沥青中以相同的方式老化。
而从不同老化阶段各指标与原样沥青的变化比值可以看出,改性沥青的指标变化或衰变速率明显小于基质沥青,表明改性剂的存在大大提高了改性沥青的抗老化性能。[]
基于SBS改性沥青的改性机理[7],SBS在沥青中形成的趋于连续相的交联网络结构,对基质沥青性能影响非常明显,尤其是对高温性能的影响要比沥青相大得多,这一点可以从基质沥青和改性沥青原样沥青粘度及车辙因子的测试结果对比中看出,可以认为两种指标能够在一定程度上反映SBS改性剂的影响。
由于改性沥青中基质沥青相也在不断老化,因此,单纯从图2a)和图2c)的粘度及车辙因子的测试结果难以完全判断出两种指标的增长是由于基质沥青老化还是改性剂与基质沥青相的相互作用增强所造成。但从图2b)和图2d)中两种指标的增长速率可以看出,改性沥青的增长速率明显小于基质沥青,尤其是在PAV老化后期表现的更加明显,结合前述的延度及弹性恢复变化规律分析及SBS改性机理,可以认为,造成这一现象的主体原因应该是SBS改性剂老化造成其形成的优良结构被破坏。而结合相关研究[8],SBS改性剂作为一种聚合物,受热老化作用重组成的较小颗粒以及发生的亚结构变化存在于改性沥青中会造成改性沥青稠度的进一步增长,因此改性沥青仍然会表现出高于老化基质沥青的粘度及车辙因子。
4 结语
本文通过常规性能试验和SHRP性能试验对SBS改性沥青的性能老化规律进行了深入分析。通过试验测试结果分析发现:SBS改性剂的加入能够有效改善基质沥青的使用性能;SBS改性沥青具有与基质沥青类似的老化规律,表现为高温性能的改善和低温性能的劣化,表明其性能老化仍然受其中的基质沥青影响;但是相同老化因素作用下,其老化程度明显较基质沥青低,表明其中的SBS改性剂发挥了抗老化作用;然而随着老化的不断进行,SBS改性剂也会出现劣化,导致SBS改性沥青性能劣化,失去原有的改性性能。因此,SBS改性剂的老化由其中的基质沥青老化和SBS改性剂劣化共同组成,与此同时基质沥青和SBS改性剂之间的相互保护作用延缓了其老化速度,起到了提高耐久性的作用。
摘要：采用针入度、软化点、延度和弹性恢复等常规性能试验以及粘度、DSR和BBR等SHRP性能试验对SBS改性沥青的性能老化规律进行了系统评价,结果表明,SBS改性沥青的老化包含了两个部分,基质沥青的老化和SBS改性剂的劣化,但是二者的相互保护作用也有效的提高了SBS改性沥青的抗老化性能。
关键词：SBS改性沥青,老化,常规性能试验,SHRP性能试验
参考文献
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聚乳酸纤维的物理老化性能研究 篇7
关键词：PLA纤维,物理老化,玻璃化转变,力学性能
聚乳酸(PLA)是一种可熔融处理并可生物降解的聚酯,具有良好的加工性[1],PLA纤维的纺丝成形加工过程一直是人们研究的热点之一[2,3]。PLA纤维可由传统的纺丝工艺(如溶纺[4,5]、熔纺[6]等)制备,由于溶液纺丝存在工艺相对复杂、溶剂回收难等缺点,目前工业化生产大多采用熔融纺丝法制备PLA纤维[7]。PLA纤维在贮存、加工及最终使用的过程中都有可能发生变质,即材料的性能降低,因而影响其制品的正常使用。因此,研究自然条件下物理老化对PLA纤维性能的影响,对PLA纤维的实际应用具有一定的指导意义[8,9]。
物理老化是玻璃态的高聚物从热力学的非平衡态通过链段的微布朗运动向平衡态过渡的一个过程,在这个过程中材料的结构和性质都有不同程度的变化[10]。目前,对PLA材料的老化研究主要集中在PLA薄膜和片材制品,并基本都是采用加速老化的实验方法对其研究[9,11]。本研究采用PLA切片利用熔纺一步法制备PLA纤维,利用差示扫描量热(DSC)技术研究PLA纤维在经历不同老化时间后的玻璃化转变行为;通过研究物理老化过程中的Tg及力学性能的变化,讨论了PLA纤维的物理老化行为。
1 实验部分
1.1 原料与设备
原料:PLA切片(纺丝级),密度1.25g/m3,粘均分子量约为13万,深圳市光华伟业实业有限公司。
HDF-6C型实验用单螺杆纺丝机(螺杆直径:Ф25mm,螺杆长径比:L/D=30/1),烟台华大科技有限公司;DZG-6050D型真空干燥箱,上海森信实验仪器有限公司。
DSC-Q200差示扫描量热仪,沃特世科技(上海)有限公司;KDⅡ电子万能试验机,深圳市凯强利实验仪器有限公司;XS105电子分析天平,梅特勒-托利多国际股份有限公司。
1.2 PLA纤维的制备
PLA分子链中含有亲水的酯基,熔融的PLA在有水的条件下降解速度很快,进而导致PLA的分子量下降,分子量分布变宽,产生不适合纺丝要求的分子量及其分布[12]。在纺丝前利用真空干燥箱对PLA切片进行干燥,干燥温度为60℃,时间为48h[13]。
用DSC确定PLA切片的熔点。以10℃/min升温速率从25℃升至200℃,恒温3min以消除热历史,再以5℃/min冷却至0℃;以10℃/min速率升温至200℃,取二次升温曲线进行分析。
PLA纤维制备工艺路线:PLA切片→螺杆挤压机→熔体过滤器→计量泵→喷丝板→冷却吹风→气流牵伸→卷绕。
1.3 老化实验
目前,老化技术主要有人工加速老化和自然大气暴露两种[14]:人工加速老化即模拟真实环境中的阳光、温度、湿度等环境因素来加速老化;自然大气暴露即在自然环境条件下进行暴露实验,它能真实反映材料的耐气候性,是评价材料老化特性最真实的方法。
本实验将制备的PLA纤维置于室内,让其自然老化,每间隔一定时间,对其热学和力学性能进行测试。
1.4 纤维性能测试
1.4.1 DSC测试
取5~10mg干燥样品放入铝质样品坩埚中,立即将样品坩埚用坩埚盖压紧密封,放入热分析仪坩埚座内。通氮气,流速为50mL/min,升温范围从0℃到200℃,升温速率10℃/min。
1.4.2 力学性能测试
采用KDⅡ电子万能试验机对PLA纤维的力学性能进行测试,夹持距离为20mm,拉伸速度为50mm/min。每组参数下测量15次,结果取平均值。
2 结果与讨论
2.1 PLA纤维制备工艺的确定
由PLA切片的DSC曲线图1可知,PLA切片的熔点Tm为165℃,因此在制备PLA纤维时纺丝温度应高于165℃。
表1为PLA纺丝温度的探索,由表可知,当纺丝温度为180℃时,纺丝过程可以顺利进行且制备的PLA纤维性能较好,因此纺丝温度确定为180℃。
2.2 自然老化过程中PLA纤维玻璃化转变行为
图2为经历不同自然老化时间后PLA纤维的DSC升温曲线。从图可看出,未经历自然老化过程的PLA纤维只出现1个玻璃化转变区,随着自然老化过程时间的延长,升温过程中逐步出现2次玻璃化转变;且随着自然老化时间的增加,2次玻璃化转变温度均逐渐升高。PLA纤维的玻璃化转变温度如表2所示。
根据何平笙等的理论[15],在结晶高聚物中,非晶区被晶区所包围,由于高聚物中一根分子链可以同时穿过晶区和非晶区,在非晶区中分子链段的运动应受到包围它的晶区的影响。可大致分两种情况,一是,紧挨着晶区的非晶区的链段运动受晶区影响较大,一定会在玻璃化温度上反映出来;另一种是距离晶区较远的非晶区的链段运动几乎不受晶区的影响。因此,结晶高聚物中就有两种不同的非晶区,它们会显示不同的玻璃化温度,从而使得结晶高聚物有所谓的双重玻璃化温度。
此外,根据DSC升温图谱可知,随着自然老化时间的延长,在PLA纤维第一次玻璃化转变区出现吸热峰。针对高聚物经物理老化后在其升温DSC曲线的玻璃化转变区出现吸热峰的现象有多种解释[16]。根据自由体积理论,PLA纤维出现的吸热峰,是样品在物理老化过程中自由体积减小,在玻璃化转变过程中以热焓松豫的形式显示出来。高聚物在物理老化过程中自由体积的减小是通过链段松弛实现的,但自由体积理论并未考虑这一过程中链间堆砌变化所引起的重要作用。而根据凝聚缠结理论,认为高聚物在物理老化过程中,由于链段的微布朗运动,引起局部相邻分子链接近于平行排列,形成凝聚缠结,缠结点的解开需要吸收能量,因而在聚合物的玻璃化转变区出现吸热峰。
2.3 自然老化过程中PLA纤维的力学性能变化
图3为PLA纤维的最大力、断裂力随自然老化时间而变化曲线图。在自然老化初期,随着时间的延长纤维的最大力和断裂力均逐渐增加;一段时间后,两者又都随着老化时间的延长而逐渐减小。因为PLA纤维在玻璃化转变温度以下,链段运动虽然是冻结的,但是比链段更小的运动单元仍然可以发生运动。根据局部松弛理论,在玻璃态,高聚物主链虽然不能运动,但它们可以在平衡位置附近作有限的振动,主要是键长的伸缩振动和键角的变形振动。在老化初期,由于PLA纤维的局部松弛导致其最大力和断裂力略有增加;当局部松弛达到平衡时,随着老化时间的增加,由于PLA本身是一种半结晶性高聚物,无定形区域分子链间距较大,水分子等小分子物质很容易侵蚀,使得PLA分子内部酯基水解断裂,发生降解,进而导致PLA纤维最大力和断裂力的下降。
3 结论
(1)利用单螺杆挤出机熔纺制备了PLA纤维,采用自然大气暴露法研究了PLA纤维的自然老化行为。DSC分析结果表明,PLA纤维经自然老化两天后,在DSC升温图谱上出现了明显的双重玻璃化转变区,且随着老化时间的增加,其玻璃化转变温度逐渐升高。
老化性能 篇8
鞋在穿着过程中,会受到光照、雨淋等自然环境的影响,出现黄变、力学性能变差和掉色等老化现象。
从近10a消费者投诉、国家监督抽查、工商抽查的结果来看,穿着一段时间或标注生产日期较早的库存鞋,更容易出现断底、开胶等质量问题,但是目前国内外均没有针对成鞋产品的耐老化性能检测方法。因此,为了高效、准确地评价鞋类产品的耐老化性能,迫切需要开展成鞋耐老化性能检测方法的研究。
大气耐老化性能检测试验均设计为接近鞋类产品的实际使用环境,以获得直接、可靠的耐老化性能检测结果,但是试验时间过长,难以进行快速评价。
人工加速老化试验方法可以在较短的时间内,获得近似于常规大气老化的结果[1]。氙灯是目前模拟太阳光最佳的一种光源[2],所以本研究内容涉及氙灯老化对鞋类产品主要性能的影响。
1 试验部分
1.1 试验样品
鞋类产品的种类繁多,其中登山鞋在穿用过程中,最易受到光照、雨淋等自然环境的影响,而皮鞋和旅游鞋是日常穿用最多的成鞋,因此考虑到试验的可操作性和试验结果的代表性,本研究选取牛漆皮面仿皮底女皮鞋、织物/牛绒面EVA发泡橡胶成型底女登山鞋和合成革/织物面EVA发泡橡胶复合底男旅游鞋,作为成鞋试验样品。
样品数量分别为:皮鞋21双、旅游鞋13双、登山鞋13双,每种成鞋均为同款、同批次产品。
老化前,各物理性能测试时,可使用同一双样品完成;老化后,各物理性能测试时,使用独立的样品。
由于成鞋中的帮面材料取样量不能满足撕裂力试验的要求,特选取与成鞋帮面中相同的合成革、牛皮革、纺织品原材料各一种,同时进行老化试验,来考察帮面材料的撕裂力变化。鞋底性能的测试,从成鞋样品直接取样。
1.2 试验仪器
试验用仪器,见表1。
1.3 试验条件
光源应由一个或多个有石英封套的氙弧灯组成,其光谱范围包括波长大于270nm紫外光、可见光及红外光。为了模拟日光,使用日光滤光器来滤除短波长的紫外辐射,此方法适用于旅游鞋及登山鞋样品,见表2中的方法A。采用可过滤波长310nm以下辐照度的滤光器,来模拟透过窗玻璃后的日光,此方法适用于皮鞋样品,见表2中的方法B。
1.4 试验方法
样品在温度为23℃、湿度为50%的标准空气中,进行环境调节,时间为24h。
将经过环境调节的样品,固定于氙灯试验箱中的样品架上,设置老化条件,开始老化试验。
由于感官质量、剥离强度、耐折性能、耐磨性能、外底硬度和外底与中底粘合强度,是鞋类产品最主要的检测项目,可以衡量该产品的使用性能,是评价鞋类产品质量好坏的重要技术指标,所以依照样品的评估周期,在每次氙灯加速老化试验结束后,将鞋放置于上述标准空气中调节24h,目测颜色变化,依据GB/T 250-2008《纺织品色牢度试验评定变色用灰色样卡》[3],用变色灰卡评定变色等级,然后分别依据GB/T 3903.1-2008《鞋类通用试验方法耐折性能》[4]、GB/T3903.2-2008《鞋类通用试验方法耐磨性能》[5]、GB/T 3903.3-2011《鞋类整鞋试验方法剥离强度》[6]、GB/T3903.4-2008《鞋类通用试验方法硬度》[7]、QB/T 2886-2007《鞋类整鞋试验方法帮底粘合强度》[8]和QB/T2711-2005《皮革物理和机械试验撕裂力的测定双边撕裂》[9]等标准,测试其物理机械性能。
表1 试验用仪器Table 1 Test instrument
表2 试验条件Table 2 Test conditions
2 结果与讨论
评价样品耐老化性能,主要是测试经氙灯老化后,其物理性能的变化率,见式(1)。
式(1)中:P—性能变化率,X0—初始物理性能值,X1—老化后物理性能测试值。
2.1 登山鞋和旅游鞋试样老化前、后的物理性能测试(方法A)
登山鞋和旅游鞋经氙灯老化试验后,帮面颜色的变化较大,所以本试验选取变色用灰色样卡和色差计,评测帮面颜色的变化。
为了评价复合鞋底粘合强度的变化,选取使用复合底的旅游鞋试样,进行老化试验,而登山鞋的鞋底多为成型底,所以登山鞋试样不进行外底与中底粘合强度的测试。
由于试样的特点和剥离设备的原因,对老化前、后试样的前尖、后跟部位,进行剥离试验,均未开胶,无法得到帮底剥离时的数据,所以登山鞋和旅游鞋不对此项目进行比较。具体测试结果见表3-表7及图1-图2。
表3 登山鞋和旅游鞋试样老化前、后帮面颜色变化测定结果Table 3 Test results of the upper surface color of hiking shoes and athletic shoes before and after aging
表4 登山鞋和旅游鞋试样老化前、后耐折性能测定结果Table 4 Test results of the flexing resistance of hiking shoes and athletic shoes before and after aging
注:老化前、后,均无新裂纹,无裂面、裂浆,无开胶。Note:Aging before and after,no new crack,no crack grain,no finish break and no tackless.
表5 登山鞋和旅游鞋试样老化前、后外底耐磨性能测定结果Table 5 Test results of the outsole abrasion resistance of hiking shoes and athletic shoes before and after aging
表6 登山鞋和旅游鞋试样老化前、后外底硬度测定结果Table 6 Test results of the outsole hardness of hiking shoes and athletic shoes before and after aging
表7 旅游鞋老化前、后外底与外中底粘合强度的测定结果Table 7 Test results of outsole and midsole adhesion strength of athletic shoes before and after aging
图1 登山鞋不同指标随老化时间的变化曲线Fig.1 Different performances change rate of hiking shoes before and after aging
图2 旅游鞋不同指标随老化时间的变化曲线Fig.2 Different performances change rate of athletic shoes before and after aging
由表3-表7的试验数据可以看出,在336h氙灯老化后:(1)登山鞋的帮面颜色明显变浅,变化率高达-60%;耐折性能没有明显变化;耐磨性能指标变化率为-5.7%;外底硬度增大,变化率为6.2%。(2)旅游鞋的帮面褪色严重,变化率高达-80%;耐折性能测试后,预割口裂口略有增长,变化率为18%;耐磨性能指标变化率为-10.0%;外底硬度增大,变化率为6.6%;外底与外中底的粘合强度下降明显,变化率最高为-23.3%,表明老化后胶粘剂的活性下降。
使用色差仪所测试的帮面颜色变化值ΔE与变色用灰卡测试的结果变化趋势相吻合,测试值均随着老化时间的延长而逐渐增加,但是色差仪测试的是△L、△a、△b 3组色差数据的综合变化值,而用变色用灰卡测试时,试验人员的目光所看到的颜色更为丰富,所以两者的测试结果没有相关性。
由图1和图2的性能变化曲线可以看出:帮面颜色、耐磨性能指标和外底与外中底粘合强度的变化率,都随老化时间的增加呈明显的递减趋势,然而耐折性能指标和外底硬度的变化率,却随老化时间的增加呈明显的增长趋势。
耐折性能指标的变化率递增与其结果判定原理有关,耐折试验前,在鞋底的前掌屈挠部位预割口5mm,再进行耐折试验,耐折试验结束后,预割口长度增长的越大,表明鞋底耐折性能越差。
老化后外底硬度值增大,分析原因可能是在氙灯照射下,鞋底橡胶及聚合物发生氧化反应,分子链断裂,从而表现为鞋底发脆变硬。
虽然鞋底越硬,在耐磨试验时,磨痕长度越小,但是外底硬度增加和耐磨性能指标下降,会导致鞋底的减震作用和防滑性能降低,影响鞋的舒适度和安全性。也就是说,随着老化时间的增加,成鞋的整体性能呈明显下降的趋势。
2.2 皮鞋试样老化前、后的物理性能测试(方法B)
牛漆皮在女皮鞋中的应用十分广泛,故本试验选取牛漆皮面、仿皮底女鞋。具体测试结果,见表8-表12、图3。
表8 皮鞋试样老化前、后帮面颜色变化测定结果Table 8 Test results of the upper surface color of leather shoes before and after aging
图3 皮鞋不同指标随老化时间的变化曲线Fig 3.Different performances change rate of leather shoes before and after aging
由表8-表12可以看出:皮鞋样品经过168h老化后,帮面颜色出现明显变化,变化率达到-30%;剥离强度减小,老化前、后的变化率达到-33.3%,耐折性能下降,预割口由5mm增长到11.1mm,且出现多处新裂纹,老化前、后的变化率达到65.7%;耐磨性能指标变化率为-15.2%;外底硬度增大,变化率达到8.1%。
从图3可以看出:帮面颜色、剥离强度和耐磨性能指标的变化率,都随老化时间的增加呈明显递减趋势;耐折性能指标和外底硬度的变化率,都随老化时间的增加呈递增趋势。原因与登山鞋及旅游鞋结果分析一致。综合分析得出,随着老化时间的增加,皮鞋的性能也呈明显下降的趋势。
2.3 帮面材料老化前、后的撕裂力及颜色变化
在消费者投诉中,经常会出现鞋类帮面断裂的情况,为了考察帮面材料的耐老化性能,选取3种不同材质的帮面材料,进行老化试验,比较老化前、后颜色及撕裂力的变化,见表13-表14。
由表13-表14可以看出:老化后材料颜色也出现不同程度的褪色,变化率最高的为蓝色纺织品,2种方法的变化率均达到-40%;无论是合成革、牛皮革,还是纺织品,经过168h老化后,撕裂力均明显下降,使用日光滤光器的A方法,变化更为明显,变化率最高达到-43.7%。
表9 皮鞋试样老化前、后剥离强度测定结果Table 9 Test results of peeling strength of leather shoes before and after aging
表1 0 皮鞋试样老化前、后耐折性能测定结果Table 10 Test results of the flexing resistance of leather shoes before and after aging
注:同表4。Note:Same as Table 4.
表1 1 皮鞋试样老化前、后外底耐磨性能测定结果Table 11 Test results of the outsole abrasion resistance of leather shoes before and after aging
表1 2 皮鞋试样老化前、后外底硬度测定结果Table 12 Test results of the outsole hardness of leather shoes before and after aging
表1 3 帮面材料老化前、后颜色变化测定结果Table 13 Test results of surface color of upper material before and after aging
表1 4 帮面材料老化前、后撕裂力测定结果Table 14 Test results of tearing force of upper material before and after aging
3 结论
3 个不同种类的鞋在经过氙灯加速老化后,物理性能有显著的变化,并且老化时间对鞋的性能有明显影响,由试验数据可得出:
(1)随着老化时间的增加,成鞋的帮面颜色、剥离强度、耐磨性能指标、撕裂力及外底与中底粘合强度变化率,呈明显的递减趋势,耐折性能和外底硬度变化率,呈明显的递增趋势。成鞋性能的变化趋势与性能本身的判定原理有关,但都是成鞋性能逐渐下降的表现。
(2)在经过336h老化后,登山鞋及旅游鞋物理性能下降明显。帮面褪色严重,变化率最高达到-80%;旅游鞋的外底与中底的粘合强度下降明显,变化率达到-26.6%。
(3)在经过168h老化后,皮鞋物理性能下降明显。帮面颜色出现明显变化,变化率达到-30%;耐折性能下降最大,预割口增长到11.1mm,老化前、后的变化率达到65.7%;磨痕长度减小,老化前、后的变化率为-15.2%;外底硬度增大,变化率达到8.1%。
(4)在经过168h老化后,帮面材料物理性能下降明显。帮面材料褪色严重,变化率达到-40%;撕裂力明显下降,使用日光滤光器的A方法老化后,变化率达到-43.7%。
参考文献
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[2]胡建雄.关于氙灯老化和户外大气自然暴晒的综述[J].合成材料老化与应用,2014(4):70-72.
[3]GB/T 250-2008纺织品色牢度试验评定变色用灰色样卡[S].
[4]GB/T 3903.1-2008鞋类通用试验方法耐折性能[S].
[5]GB/T 3903.2-2008鞋类通用试验方法耐磨性能[S].
[6]GB/T 3903.3-2011鞋类整鞋试验方法剥离强度[S].
[7]GB/T 3903.4-2008鞋类通用试验方法硬度[S].
[8]QB/T 2886-2007鞋类整鞋试验方法帮底粘合强度[S].
老化性能 篇9
1 试验设计
1.1 材料选择
1.1.1 沥青
试验采用SBS改性沥青, 经检测其技术指标列于表1中。
1.1.2 矿料
2.36mm以上集料采用山东章丘产玄武岩, 机制砂为隆尧产石灰岩, 填料为添加25%消石灰的矿粉。矿料的技术指标列于表2中, 矿粉的视密度为2.6479g/cm3。
1.1.3 级配类型
本文选取的矿料级配见表3, 试验时采用级配范围中值。
1.2 最佳沥青用量确定
用标准马歇尔方法确定的SMA13、AC13沥青混合料最佳油石比PB、试件毛体积密度Gb, s、空隙率Va、矿料间隙率VMA和沥青饱和度VFA值见表4。
1.3 沥青混合料老化条件
沥青混合料的老化过程分为两个阶段, 即短期老化和长期老化。短期老化表征沥青路面建设期沥青混合料因受热引起的老化, 开始于拌和厂, 终止于沥青路面压实后温度降至自然温度;长期老化表征沥青路面使用期内沥青混合料因光照、温度、降水和交通荷载的综合作用导致的老化, 开始于路面建成之后, 终止于路面服务性能下降至不满足行车的要求。
经过广泛的研究, SHRP项目提出模拟沥青混合料短期老化和长期老化的试验方法为:对短期老化, 建议采用烘箱加热135℃、4h的老化条件;对长期老化, 建议采用烘箱加热85℃、120h的老化条件。上述方法也已经列入我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTJ052-2000) 。
考虑到本研究使用的改性沥青粘度较大, 135℃短期老化后成型各种试件时需提高成型温度, 由此会增加很多复杂因素的影响, 因此, 短期老化烘箱加热温度采用了改性沥青粘温曲线确定的击实温度160～165℃, 即短期老化条件为165℃、4h。长期老化条件不变。
1.4 沥青混合料抗老化性能评价
1.4.1 评价指标
沥青路面的老化使沥青混合料的劲度提高, 这对沥青路面的高温抗车辙能力是有益的, 但对沥青路面低温抗裂性能和抗疲劳性能是有害的。因此评价沥青混合料的力学性能试验方法主要有回弹模量试验、间接抗拉试验、蠕变试验和动力模量试验。
由于路面结构实际上受到来自车辆、气候、人文等因素不断变化的作用, 其实际工作状态无论是力学模型、材料的性质都与现行的静态力学体系有着较大的差距。而基于动态测定方法确定的沥青混合料的参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应, 正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质的优点。因此, 本文选用了基于动态荷载作用下的间接拉伸劲度模量作为沥青混合料抗老化性能的评价指标。
1.4.2 试验设备
由于动态试验的准确性, 对试验仪器的要求、对传感器精度的要求都远远高于静态试验。本文试验采用了英国Cooper NU-14多功能气动沥青材料试验机。该试验机采用气压调节器提供压强为9～12MPa的压缩空气, 通过滚动隔膜型的气压传动装置产生径向的脉冲荷载, 对试件劈裂, 荷载传感器量程为20kN, 精度可达所施加荷载的2%;两个 LVDT位移传感器测定试件径向变形, 精度可达 (50±1) μm。其结构见图1。试验数据自动采集并进行计算。
1.气动荷载驱动器 2.钢质荷载框架 3.荷载传感器 4.上加压条 5.沥青混凝土试件 6.LVDT调节器 7.LVDT固定架 8.下加压条 9.LVDT定位夹
1.4.3 试验条件
试验采用马歇尔标准击实法成型的圆柱体试件, 试件直径为Φ101.6mm±0.25mm, 高度为63.5mm±1.3mm。试验前沿圆周4等分点用游标卡尺量测四点高度, 准确至0.1mm, 以其平均值计。
试验温度为20℃, 沥青混合料泊松比为0.35;荷载采用半正弦波、加载频率5Hz, 荷载脉冲上升时间为124ms, 测定目标水平变形量为5μm。试验过程中, 试验机自动根据目标水平变形量调整施加荷载值, 并采集荷载调整后5个波形的数据计算动态间接拉伸劲度模量。
2 试验结果分析
2.1 试验结果
劲度模量是所加荷载、水平变形、样品尺寸和泊松比的函数。未老化、短期老化后和长期老化后沥青混合料在水平变形量为5μm时所施加的荷载及计算得到的劲度模量、标准差s、变异系数Cv等结果见表5。
2.2 试验结果分析
(1) 经历短期老化、长期老化后, SMA13和AC13达到相同目标水平变形时所施加的荷载、动态间接拉伸劲度模量都明显增大。
(2) 长期老化前须先进行短期老化试验, 即长期老化实际包含了沥青混合料短期老化阶段。沥青混合料经短期老化、长期老化后, 其动态间接拉伸劲度模量与老化前比SMA13分别为1.83和2.23, AC13为1.57和2.03, 即在整个老化过程中, 短期老化阶段沥青混合料的施加荷载值、动态间接拉伸劲度模量值的变化幅度大于短期老化-长期老化阶段的变化, 即短期老化是沥青混合料老化的主要阶段。
(3) 一般认为, 沥青膜的厚度对沥青混合料的抗老化性能影响显著, 沥青膜厚度越薄, 沥青混合料老化越严重。本文根据沥青用量与集料表面积之比计算的SMA13和AC13沥青混合料沥青膜的平均厚度分别为7.5μm和7.8μm。相应于表5中的试验结果, SMA13沥青混合料的抗老化能力要低于AC13沥青混合料的抗老化能力。
当然, 上述计算沥青膜厚度的方法都有不合理的一面。因为每个集料的表面沥青膜厚度并不相等, 相对粗集料来说, 细集料表面的沥青膜要厚些。实际上从混合料的形成过程来看, 细集料和沥青共同组成了沥青混合料的粘结系统。
(4) 矿料级配组成也影响了沥青混合料抗老化性能的优劣, 这一点可以用沥青膜厚度对抗老化性能的影响来进行分析。相对粗集料来说, 由于细集料表面的沥青膜要厚些, 因此以粗集料占优势的SMA13抗老化性能要比以细集料占优势的AC13抗老化性能差些。因此, 在选择用于实际工程的沥青混合料时, 应根据主要解决的沥青路面破坏问题选择不同级配组成的沥青混合料。
(5) 空隙率对沥青混凝土的老化有较大的影响, 一般认为空隙率越大, 沥青混凝土越容易老化。由于本试验研究中SMA13和AC13沥青混合料的空隙率相差不是很大, 因此, 并没有反映出明显的影响。但在实际使用中, 应适当考虑空隙率对沥青混合料抗老化性能的影响。
3 结语
动态测定方法确定的沥青混合料性能参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应, 正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质。因此, 本文采用动态间接拉伸劲度模量试验参数更好地评价了车辆荷载作用下的SMA13沥青混合料的抗老化性能。
通过研究发现, 虽然沥青混合料老化的主体是沥青结合料, 但集料的组成、沥青与集料的相互作用对沥青混合料的老化也起着重要作用。因此, 沥青混合料老化的研究只从沥青方面研究是不够的。文中为了减少环境等多因素的影响, 将沥青混合料短期老化的条件调整为165℃、4h, 并从沥青膜厚度、矿料级配组成与空隙率等方面分析了对沥青混合料抗老化性能的影响。结果表明, SMA13沥青混合料的抗老化性能较AC13沥青混合料抗老化性能差些, 实际使用时应给予关注。
老化伴随着沥青路面的整个使用过程, 也影响着沥青路面路用性能的各个方面, 所以沥青混合料的老化值得关注。以往的研究包括SHRP的研究, 大都只研究了沥青结合料的老化, 而对沥青混合料的老化却没有过多的关注, 而且也没有建立室内沥青混合料的老化与实地老化之间的关系。因此, 该方向的研究还应继续进行。
参考文献
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[6]许志鸿, 丰晓, 高英, 李淑明.沥青混合料动态性能影响因素的研究[J].建筑材料学报, 2001, 4 (3) :238-243.
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[8]ASTM D3497-79, Standard Test Method for Dynamic Modulus ofAsphalt Mixture[S].
“老化”小传 篇10
我们的化学老师（我私下叫他“化老”，但因为他年纪比较大，就改成“老化”了），个子不高，相貌平平，绝对属于那种扎到人堆里找不着的主儿。但我对他可是敬畏有余的。
“啪”一声脆响，如魔音一般回响在我的耳畔，这是竹板与手接触产生的响声，这只手的主人便是我。那天我偷懒少做了几道化学题，正巧碰到老师检查，我坐在第一排，被老师逮个正着，于是就有了本段开头的那一幕。“以后，谁再偷懒，他就是例子！”我看看手掌，刚刚发红，没觉得疼，但那声响令我有点难堪，我可是班里公认的“学霸”呀，老化“杀鸡儆猴”这招真是妙啊！
作业多了，难免出现完不成的时候。那天课间，我正在争分夺秒地写作业，不知什么时候上课铃响了，但我仍沉浸在前科作业中。老化走下讲台，一把抓起我的作业本，一股凉气一下子遍布全身，完了，完了，这下在劫难逃了！看来戒尺又要光临了，我暗暗叫苦。
怎料老化把作业本放回原处，对我说：“别太入神了，该换换脑子学化学了！”
同学们一片哄然。我不好意思地低下了头。
自此以后，我在化学课上特别专心，化学成绩越来越好。
慢慢地，我开始重新定义“老化”了：脾气不好是恨铁不成钢，手中的“戒尺”是让学生“戒懒”，教学手段多，是教学老手。
看来祖先的说法没错，“姜还是老的辣”！
（指导老师：闫新芹）
囧编冒泡
作者用幽默的语言为我们勾勒了一位化学老师的形象，描写生动、有趣。小编读完后也想起了自己中学时的一位化学老师，他上课总是以一个化学小魔术开始，而且为人风趣幽默，所以我们私底下都叫他“老顽童”。
硅酮结构密封胶老化性能试验研究 篇11
玻璃幕墙以其优异的使用功能在我国的幕墙工程中得到了越来越广泛的应用。硅酮结构密封胶主要用在全隐或半隐框玻璃幕墙中,连接玻璃和铝框构件,不仅要求其在大气、湿热环境下具有很好的稳定性和耐久性,而且还必须具备很高的粘结强度和位移能力。然而在选材、施工时有一个普遍的误解,认为硅酮结构密封胶硬度越高、粘结原强度越大,胶的质量就越好,使用寿命就越长。而事实并非如此,本文以铝型材和硅酮结构密封胶的180°剥离破坏面积和剥离粘结强度为性能评估指标,考察了不同温度的热水、光-热-水对不同表面处理的铝型材与硅酮结构密封胶长期粘结性的影响。
1 实验部分
1.1 硅酮结构密封胶的选择和试样制备
选择两家企业生产的单、双组分硅酮结构密封胶产品各一组,共4个样品,其中1、2为单组分样品,3、4为双组分样品(甲企业:1和3;乙企业:2和4);铝型材类型为:阳极氧化、氟碳喷涂、粉末喷涂(3种材料均从市场采购)。4种表面处理方式分别为:氟碳喷涂不涂底漆(以F表示)、阳极氧化不涂底漆(以O表示)、粉末喷涂不涂底漆(以M表示)和粉末喷涂涂底漆(以Md表示)。
按照GB/T 13477—2002《建筑密封材料试验方法》规定的要求进行制样和养护,铝型材表面用50%异丙醇溶液清洗,再经去离子水清洗,用干净布条擦干,用干净布块沾底漆涂在打胶部位,将准备好的各硅酮结构密封胶样品分别涂在铝型材上,并同时埋入金属网状条。将制好的试样放置于温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±5)%的标准养护室内进行养护,时间为单组分21 d,双组分14 d。
1.2 人工加速老化实验条件
1)55℃热水人工加速老化
将养护好的试样放置于密闭的装满去离子水的容器中,将容器放置于温度为55℃的箱内,分别放置500 h、1 000 h、1 500 h和2 000 h,取出后进行180°剥离测试。
2)光-热-水加速老化
将养护好的试样放置于老化箱内,箱内采用循环去离子水,水温为40℃,分别进行紫外光照射1 000h、1 500 h和2 000 h,取出后进行180°剥离测试。
3)90℃热水人工加速老化
将养护好的试样放置于密闭的装满去离子水的容器中,将容器放置于温度为90℃的箱内,分别放置1 000 h和2 000 h,取出后进行180°剥离测试。
1.3 本课题选用的评估耐久性的性能参数
本课题按照GB/T 13477—2002进行试样的制备和上机测试,对于型材与硅酮结构密封胶的180°剥离实验,当剥离破坏面积超过总粘结面积的20%时,即判定为粘结不合格。根据长期检测经验,认为剥离强度也是一个较重要的参数,因此,本课题选用180°剥离破坏面积和剥离粘结强度来对实验结果进行综合评估,剥离破坏面积的计算方法依据GB 16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》。
2 结果与分析
2.1 55℃热水下不同表面处理的铝型材与硅酮结构胶粘结性能随时间的影响
表1是55℃热水老化后不同胶样的粘结破坏面积。从表1可知,对于3种未涂底漆的铝型材,氟碳喷涂和粉末喷涂表面铝型材与硅酮结构密封胶的粘结性要优于阳极氧化表面处理的铝型材。对于粉末喷涂表面处理的铝型材,当涂底漆后,4个样品与铝型材粘结后的平均粘结破坏面积最小,只有7%,表明涂底漆后粘结稳定性提高。55℃热水老化后各胶样粘结破坏强度见图1—4。
由图1可知,胶样1与不同表面处理的型材的剥离强度变化幅度不是很大,随着老化时间的延长,强度先略上升,再下降;图2中胶样2与型材的剥离强度随时间的延长呈很明显的先上升后下降的趋势;图3中胶样3与型材的剥离强度随老化时间的延长变化较小,标态时,其与氟碳喷涂表面处理的型材粘结强度较低,但随着一定温度的水热作用,强度有较大提高;图4中胶样4与型材的剥离强度随老化时间的延长呈下降趋势。我们将4个胶样与4种表面处理型材在标准条件下和老化2 000 h时的剥离强度的平均值列于表2。
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由表2可知,对于相同企业的胶样,单组分胶的剥离强度高于双组分胶。对于单组分胶样1和2,虽然胶样2标态时剥离强度高于胶样1,但经2 000 h老化后,胶样2的剥离强度有较大程度的下降;对于双组分胶样3和4,虽然胶样4标态时剥离强度高于胶样3,但同样老化后剥离强度有较大幅度下降,且低于胶样3。结果表明虽然乙企业胶样3和4标态时具有较高的剥离强度,但抗老化性能却差于甲企业胶样。
对于单组分胶样1和2,其剥离强度在水热条件下,先升高后降低,其老化机理可能是因为硅酮结构密封胶固化后同时受水和热的影响。水可能存在两方面的作用:一方面水使硅酮结构密封胶进一步交联,分子链逐渐加长,分子间内聚力增加,从而使剥离强度增加;另一方面密封胶在水的作用下发生水解而降解,导致其剥离强度降低。热的作用是在短时间内加快自由基反应的交联过程,使密封胶的剥离强度增加,但长期的热作用反而会促使胶的老化,使剥离强度下降。这几方面的作用使得单组分硅酮结构密封胶在55℃热水处理下,剥离强度先增加,随后随时间的延长而下降。
对于受老化时间影响较小的双组分硅酮结构密封胶,在养护期间两种组分可能已基本反应完全,链段已充分交联,在55℃热水下老化时,水解和热作用同时进行,降解和交联的竞争大致相当,使得剥离强度变化幅度较小。当降解大于交联时,剥离强度下降。对于标态时与型材表面粘结较差、经热水老化后反而粘结性能提高的现象(胶样3与氟碳喷涂表面处理型材粘结试样),可以这样解释:由于表面处理的方式不一样、涂层成分不一样,造成胶与型材界面粘结不充分,短期的热水作用促进了界面各组分的交联,使得剥离强度提高。
2.2 光-热-水(40℃)和热水(55℃)2种老化条件对硅酮结构密封胶长期粘结性影响的对比
对于粉末喷涂表面处理的铝型材,涂刷底漆后,4个胶样与铝型材粘结后的性能优于其余表面处理的型材,因此我们考察4个样品与涂底漆后的粉末喷涂的铝型材粘结后经光-热-水(40℃)处理与只经热水(55℃)老化处理的粘结性能进行对比。
图5、图6是55℃热水与40℃热水协同光作用对胶样的老化实验对比。
由图5分析可知,对于同一老化时间处理的胶样1,40℃热水协同光作用后的剥离强度均高于55℃热水作用后的剥离强度;对于胶样3,两种老化条件下样品的剥离强度大致相当。对于40℃热水协同光作用的单组分胶样,老化时间达1 500 h时剥离强度最低,当老化时间达2 000 h时,剥离强度有一定的提高。且经光-热-水(40℃)分别老化1 000 h、1 500h、2 000 h后4种胶样与型材均粘结良好。
由图6分析可知,对于同一老化时间处理的胶样2和4,40℃热水协同光作用后的剥离强度均高于55℃热水作用后的剥离强度。对于40℃热水协同光作用的双组分胶样,老化时间达1 500 h时剥离强度最低,当老化时间达2 000 h时,剥离强度有一定的提高。
2 000 h的人工加速老化实验表明,对于两种胶样的单双组分试样,经同一老化时间处理的试样,40℃热水协同光作用后的剥离强度几乎都高于55℃热水作用后的剥离强度。这说明温度对硅酮结构密封胶的影响较大,长期的热作用促使硅酮结构胶的老化加速。对于40℃热水协同光作用的试样,1 500 h时剥离强度最低,当老化时间达2 000 h时,剥离强度有一定的提高。光-热-水的协同作用并未使胶与型材的剥离强度逐渐下降,而随着老化的进一步进行,剥离强度有所增加。其原因可能是因为长期的热水作用能促使硅酮胶降解,而光的作用能激发出自由基,使高分子链段进一步交联,两方面因素竞争的结果使得硅酮结构密封胶老化达2 000 h时剥离强度反而增加。这进一步验证了硅酮结构密封胶有较好的耐紫外老化的性能。
2.3 90℃下不同单、双组分硅酮结构密封胶与铝型材长期粘结性的影响
表3是90℃热水下胶样与不同表面处理的型材之间剥离强度的比较。与55℃热水老化相比较,90℃热水老化条件比较苛刻,只有胶样1对多种表面处理型材仍具有较高的剥离强度,其粘结性最优,其余粘结稳定性均较差;两个双组分样品均表现为较低的剥离强度,大部分结构密封胶本体已变软、变粘,表明硅酮结构胶在密闭体系中高温加热时会由于硅氧键水解而断链,分子量的下降使密封胶本体变软、变粘,其性能下降至失去使用价值。
3 结论
通过上述实验,得出以下结论:
1)对于硅酮结构胶样品,原强度高并不一定表示其耐久性就好,因此在选择时不应只考虑胶的原强度,而应该选择耐久性好的产品。
2)在影响硅酮结构胶老化性能的因素中,温度的影响要大于紫外光的影响;在持续热水作用下,随着老化时间的延长,尤其超过1 000~1 500 h后,剥离
N/mm
注:表中≤2表示粘结力很小,胶与型材粘结已基本失效,安全性较差。
3)90℃高温时大部分样品已基本失效,表明硅酮结构胶抗高温性能差,因此在高温区域应该慎重选用。
强度下降呈加速趋势。
摘要：选用了单、双组分共4个样品的硅酮结构密封胶以及3种类型的幕墙用铝型材(4种表面处理方式),以铝型材和硅酮结构密封胶的180°剥离破坏面积和剥离粘结强度为性能评估指标,分别考察了55℃、90℃热水及光-热-水(40℃)3种人工加速老化条件对硅酮结构密封胶长期粘结性的影响。