PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料的光氧老化性能研究.pdf

1、PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料因其價(jià)格低廉，使用性能優(yōu)良，在戶外建筑領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，為各大戶外場(chǎng)所廣泛使用。國外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn):戶外環(huán)境使用條件下，PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料很容易受陽光中紫外光的作用而發(fā)生老化，最終導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)材料失去使用性能。國內(nèi)已有學(xué)者對(duì)PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料的壽命預(yù)測(cè)做過初步研究，對(duì)于純PVC膜的光氧老化性能也有較深入的研究。本課題以PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料為研究對(duì)象，對(duì)其光氧老化性能進(jìn)行研究。
　　根據(jù)PVC自身敏感波長(zhǎng)，選擇U

2、VB-313熒光紫外燈管作為輻照光源，選取4根燈管來進(jìn)行輻照。試樣置于UV-Ⅱ型非金屬材料人工加速老化試驗(yàn)儀中進(jìn)行了為期3000小時(shí)的人工加速老化試驗(yàn)。取樣周期依據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果確定為200小時(shí)為一周期，取樣后對(duì)試樣進(jìn)行表觀顏色觀察、黃度指數(shù)、力學(xué)性能等宏觀檢測(cè)，對(duì)試樣整個(gè)老化過程中性能的變化有較整體的了解。同時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行了掃描電鏡、傅里葉紅外光譜等微觀檢測(cè)，通過結(jié)合微觀檢測(cè)結(jié)果分析更好的表征說明材料老化中宏觀性能的變化。人工加速老化試

3、驗(yàn)結(jié)果分析如下:
　　在累積紫外輻照能達(dá)到91.29×103kJ/m2（即1200小時(shí)）時(shí)，我們?nèi)庋劬湍苊黠@觀察到試樣表面布滿細(xì)小裂紋;黃度指數(shù)曲線在老化前期快速大幅度上升，主要原因是滌綸不含有雙鍵基團(tuán)，而PVC涂層在光照下產(chǎn)生大量共軛雙鍵使得試樣顏色變黃;微觀羰基指數(shù)曲線在老化前期呈快速下降趨勢(shì)，主要是由于增塑劑中含有羰基基團(tuán)，而且增塑劑在光照下?lián)]發(fā)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PVC光降解產(chǎn)生羰基的速度。通過兩曲線對(duì)比分析我們不難看出增塑劑中不

4、含有共軛雙鍵;在應(yīng)力應(yīng)變曲線中，我們看到累積紫外輻照能達(dá)到76.03×103kJ/m2（即1000小時(shí)）時(shí)，試樣的斷裂伸長(zhǎng)發(fā)生突增，而試樣的斷裂強(qiáng)力基本保持不變。結(jié)合掃描電鏡的截面微觀觀察，我們很容易看出此時(shí)試樣的表面涂層已經(jīng)深度老化到涂層與基布的界面，涂層對(duì)基布的粘附作用已經(jīng)大幅度降低，基布的斷裂已經(jīng)不受涂層的束縛，因而斷裂伸長(zhǎng)有大幅度的增加。
　　累積紫外輻照能在91.29×103kJ/m2-167.61×103kJ/m2之間

5、（即1200-2200小時(shí)），黃度指數(shù)曲線繼續(xù)上升，但是上升幅度變小、上升速度變緩，而羰基指數(shù)曲線明顯的開始上升，主要是因?yàn)樵鏊軇┮呀?jīng)大部分揮發(fā)，PVC涂層在光照下穩(wěn)定降解產(chǎn)生共軛雙鍵和羰基;試樣的斷裂伸長(zhǎng)和強(qiáng)力在累積紫外輻照能達(dá)到152.64×103kJ/m2（即2000小時(shí)）之前基本保持不變，主要因?yàn)榇蟛糠肿贤夤鉃镻VC涂層所吸收，滌綸基布未受到紫外光的影響。
　　累積紫外輻照能達(dá)到167.61×103kJ/m2之后，黃度指數(shù)

6、曲線不再上升趨于平穩(wěn)，可能此時(shí)PVC涂層已經(jīng)完全老化，而滌綸自身沒有雙鍵，光照降解也不產(chǎn)生雙鍵;羰基指數(shù)曲線開始小幅度下降，原因可能是PVC涂層已經(jīng)基本完全老化，殘留的少量增塑劑繼續(xù)揮發(fā);在這一階段試樣的力學(xué)性能出現(xiàn)明顯變化，試樣的斷裂伸長(zhǎng)和斷裂強(qiáng)力都開始下降，主要原因是PVC涂層已完全老化失去吸收紫外光的能力，紫外光直接作用于滌綸基布，使得滌綸材料開始老化變脆，剛性增大，材料的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)降低。
　　通過人工加速老化的宏觀

7、檢測(cè)及微觀分析，我們對(duì)PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料在不同累積紫外輻照能下的老化性能變化有了較為充分的了解。但是PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料的實(shí)際使用環(huán)境是在大氣自然條件下，為此我們需要對(duì)其進(jìn)行大氣自然老化試驗(yàn)。并在老化趨勢(shì)、老化程度、老化速度等方面與人工加速老化試驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)性比較。
　　通過大氣自然老化試驗(yàn)結(jié)果分析，我們發(fā)現(xiàn)人工加速老化與大氣自然老化在PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料的老化性能變化趨勢(shì)上基本一致。利用Schwarzschild定律對(duì)差異明顯的