汽车保险杠用聚丙烯材料的老化研究

研究了汽车保险杠用聚丙烯材料在海南、广州两地自然暴露与氙灯人工光老化试验时的老化规律,初步探讨了自然暴露试验与氙灯人工光老化试验之间的相关性。结果表明,汽车保险杠用聚丙烯材料的拉伸强度和弯曲强度在老化过程中保持良好,但冲击强度和断裂伸长率对老化较为敏感;采用GB/T16422.2中氙灯光老化试验对湿热带自然环境具有较好的模拟效果,能够用于对汽车保险杠用聚丙烯材料耐候性的评价。     

平流层飞艇囊体材料老化测试研究概述

基于对国内外有关囊体材料老化测试研究文献的充分调研,综述了囊体材料老化机理、老化试验方法、试验对象的选取、性能影响表征与评价等方面的研究现状,老化后的囊体材料常用形貌表征、拉伸测试、透氦率表征及化学结构表征等4种表征方法。鉴于当前对平流层飞艇囊体老化研究缺乏统一的评价指标,且大多研究在囊体材料老化性能验证方面存在不足,提出了后续研究的手段和方向,为浮空器囊体材料的可靠性测试研究和发展提供参考。     

氟醚橡胶在不同介质下的热老化行为与机理研究

目的 对氟醚橡胶FM-2D在空气与飞马Ⅱ号润滑油中的热老化行为与机理进行研究。方法 开展氟醚橡胶高温贮存试验,在热氧、热油的介质环境下,研究氟醚橡胶的力学性能退化规律。试验后对样品的拉伸性能、压缩性能以及硬度进行检测,并且利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜以及X射线电子能谱对试验后样品进行检测。结果 通过热老化试验,发现氟醚橡胶在200℃以下能够长期维持较好的力学性能。试验温度在200℃以上,氟醚橡胶的力学性能出现明显退化趋势,并且在热空气与热油中的老化趋势不同。在220℃的热空气老化31 d后,氟醚橡胶的拉伸强度下降27.0%,断裂伸长率增大89.8%,压缩应力松弛率为34.6%,硬度下降8.7%。在220℃的热油老化31 d后,氟醚橡胶的拉伸强度下降85.9%,断裂伸长率下降83.9%,压缩应力松弛率为-17.5%,硬度上升4.2%。结论 在热空气老化过程中,橡胶分子链受热氧影响发生断裂,使其强度下降;在热油老化过程中,油介质和高温的耦合作用使橡胶的交联网络失效,橡胶发硬变脆。     

聚甲醛耐候性研究

研究了自然老化和人工加速老化试验中聚甲醛力学性能的变化规律，考察了人工加速老化与自然老化试验的相关性。结果表明：光、热、水的综合作用是造成聚甲醛力学性能显著下降的主要原因；聚甲醛的断裂伸长率和缺口冲击强度对材料老化十分敏感，老化初期就显著下降；热老化无法模拟自然老化中聚甲醛力学性能变化规律，而试验中紫外灯光老化所采用的试验条件可模拟海拉尔、苍山等自然环境条件下聚甲醛力学性能变化规律，但对海南、广州等具有强日照、高温、高湿、多雨的自然环境模拟效果不好。     

FX-4和FX-17典型橡胶密封圈加速老化性能研究

目的 研究FX-4和FX-17典型橡胶密封圈的加速老化性能。方法 对初始压缩率为14%和20%的FX-4和FX-17这2种橡胶密封圈,进行5个温度点不同时长的加速老化试验,通过试验测定FX-4和FX-17橡胶密封圈的拉伸强度、扯断伸长率、硬度以及压缩永久变形等4个性能指标,并进行分析和比较。结果 硬度指标随老化温度以及老化时间的变化不明显。拉伸强度与扯断伸长率在200℃老化试验后,均出现明显的下降趋势,但在同一老化温度下老化10、70d后,拉伸强度与扯断伸长率未发生明显的变化。在较低的老化温度时,压缩永久变形率随老化温度以及老化时间的变化不明显;在150、200℃温度老化后,压缩永久变形率随着老化时间的增加而呈上升趋势。结论 FX-4与FX-17橡胶密封圈的压缩永久变形率在老化温度点较低时,受温度的影响不显著,在同一温度下随老化时间的增加呈上升趋势;在老化温度点较高时,压缩永久变形率随着老化时间的增加而呈上升趋势。     

自然环境超高加速光老化试验系统研制

目的 设计一种能够高效强化太阳紫外光辐射强度的自然环境加速试验设备,在自然环境环境中,用于高分子材料及制品、零部件的耐光老化高加速试验与快速评估。方法 自然环境超高加速光老化试验系统研制主要采用模块化设计思路,基于3个太阳辐射强化原理,开展紫外反射镜开发,设计系统总体结构、试验主机、太阳能供电分系统和控制分系统等,对主机结构进行有限元强度和变形量分析,开发以PLC为核心的控制系统和以触摸屏及计算机为媒介的人机交互软件。结果 研制的自然环境超高加速光老化试验系统采用太阳能清洁能源供电,实现了40倍以上的太阳紫外辐射强化。结论 研制的自然环境超高加速光老化试验系统加工与制造难度小,加速倍率高,环境友好,使用效费比高,更适用于户外装备用高分子材料及制品的耐光老化评估。     

某推进剂低温加速老化试验研究

目的考查某推进剂在-10℃和-28℃这两个温度下性能随老化时间的变化趋势。方法采用低温加速老化试验。结果在低温下老化推进剂最大抗拉强度先下降然后逐渐升高,伸长率变化趋势较为复杂。常温正常拉伸速度条件下伸长率基本在初始值附近波动,低温快速拉伸条件下伸长率直线下降。结论低温下推进剂老化力学性能的变化趋势与高温老化不尽相同,造成这种差异的原因可能是老化机理不同所致。     

白炭黑补强氟硅橡胶热空气老化机理研究

目的研究热空气老化过程中白炭黑补强氟硅橡胶的老化机理。方法开展不同加速老化温度点下白炭黑补强氟硅橡胶热空气老化试验,对老化过程中材料的力学性能进行研究,同时采用热重分析、衰减全反射红外光谱、交联密度分析以及固体核磁等技术,对200℃热空气老化过程中材料的微观结构变化进行分析。结果低温环境中白炭黑氟硅橡胶拉伸强度和扯断伸长率变化较小,高温环境中变化趋势增大,邵尔A硬度在整个老化过程中没有明显变化。结论白炭黑补强氟硅橡胶的老化机理主要是交联键的断裂和侧链三氟丙基的分解,同时还可能伴随有部分主链的破坏。     

系留气球软式索具加速老化试验研究

介绍了导致软式索具老化的主要环境因素和机理,采用4种环境试验对系留气球软式索具进行了抗老化性能研究。通过测量试样试验后的断裂强力,计算试件断裂强力下降率,评定了软式索具的抗老化性能,确定了软式索具对环境影响因素的敏感顺序。     

HTPB推进剂自然环境加速老化试验方法研究

目的建立一种HTPB推进剂自然环境加速老化试验方法。方法研发一套户外热循环自然环境加速试验装置,可以模拟和强化太阳辐射对HTPB推进剂的热效应和昼夜温差冲击效应,并保持环境温度日夜温差循环、季节温差循环的特点。利用该装置,在海南万宁试验站户外暴露场开展HTPB推进剂自然环境加速老化试验及其验证试验,设定试验最高温度不超过70℃,并同期开展HTPB推进剂库房贮存试验。从模拟性、加速性、重现性评价自然环境加速老化试验方法的可信度。结果随着老化时间的延长,最大拉伸强度保留率波动下降,可作为HTPB推进剂敏感力学参数。与该推进剂在库房贮存不同时间的最大拉伸强度保留率相比,在置信度为99%,两种试验方法的Spearman秩相关系数为0.93时,自然环境加速老化试验方法对于库房贮存试验方法的加速倍率为5倍,自然环境加速老化试验重现性良好。结论建立了一种适用于HTPB推进剂的简单易行、模拟性强、加速倍率高的自然环境加速老化试验方法,能再现HTPB推进剂在实际库房贮存的力学性能变化规律。     

浮空器蒙皮材料老化后透氦率实验研究

目的研究紫外辐射作用对浮空器蒙皮材料透氦率的影响。方法根据某型号浮空器的使用环境,对其蒙皮材料进行1~3个月的自然老化实验,并用压差法透气性测试仪器测量新材料和老化后材料的透氦率。结果得到了透氦率和自然老化时间及老化因素的关系。结论老化1个月材料的透氦率略高于新材料,而在老化1~3个月过程中,透氦率有一个快速上升的过程。紫外线照射会使蒙皮材料的透氦率上升。     

减缓Vectran纤维光辐照降解的涂层防护研究

目的研究有效涂层防护措施,以减缓Vectran纤维在强光辐照下的老化降解。方法采用苯并三唑类紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂和受阻胺类光稳定剂,与端羟基超支化聚酯改性Ti O2进行复合,并通过超声浸渍法制备纤维涂层。通过扫描电镜、透射电镜、单丝拉伸实验、紫外透射光谱和涂层附着力测试等表征手段对复合涂层进行研究。结果超声浸渍法有效改善了复合涂层与纤维的附着力,复合涂层能够保证200～380nm波长范围紫外线零透过率,涂层后纤维经336h光辐照后,保有强度比纯纤维增加了49%。结论无机/有机复合涂层极大地减轻了光辐照对纤维本体的损伤,有效地减缓了Vectran纤维的降解,可提高Vectran纤维在平流层环境的紫外防护能力,延长其作为平流层飞艇蒙皮增强材料的服役寿命。     

典型气候环境中改性环氧树脂有机玻璃胶接性能变化规律研究

目的研究典型气候环境对两类有机玻璃胶接接头老化性能的影响。方法在重庆、青岛和拉萨三地开展两类有机玻璃胶接接头的户外自然暴露试验,研究其拉剪强度和剥离强度随老化时间的变化规律,分析气候环境因素对胶粘剂老化的作用机理,及胶接结构的老化失效模式。结果高温、高湿及紫外光辐射等气候环境因素是影响胶粘剂粘接性能的主要外在因素,其中高温高湿环境因子对其性能影响较大,而紫外光辐射引起的光降解速度并不像理论预测那样快,胶粘工艺是影响胶接接头性能的主要内在因素。结论优选出了耐候性较好,且适合航空有机玻璃和涤纶带粘接的胶粘剂,可为该胶接接头的防老化设计提供参考。     

临近空间环境对飞艇蒙皮织物材料力学性能的影响研究

目的研究飞艇蒙皮材料在临近空间环境下的力学特性。方法根据临近空间环境的特征参数,制定空间环境地面模拟实验方案,包括高低温、紫外环境和臭氧环境下地面模拟实验方案。然后以聚氨酯涂覆Nylon织物为例,研究临近空间环境对飞艇蒙皮材料力学特性的影响,并通过红外红外光谱和原子力显微镜研究其影响机理。结果与未经高低温循环相比,弹性模量增加了11%,拉伸强度的最大变化不超过5%;经过48～240h紫外线辐照后,弹性模量提高了22%～34%,拉伸强度几乎没有变化;通过臭氧老化后,材料弹性模量的增加幅值约为6%,拉伸强度逐渐降低。结论紫外辐射对于聚氨酯涂覆Nylon织物材料弹性模量的提升效应大于高低温和臭氧老化,但对其强度的影响明显小于高低温和臭氧老化,臭氧老化对材料强度影响大于高低温和紫外辐射。     

装药结构试验器设计和低温老化试验研究

目的探索固体火箭发动机装药低温老化试验方法和机理,为固体发动机寿命预测和延寿提供支撑。方法设计方便取样测试的结构试验器,通过仿真计算确定具有一定应变水平的装药内孔尺寸,开展-10℃和-35℃低温老化试验。老化后首先对结构试验器进行无损检测,再取出药柱制取推进剂标准试样,进行常温和低温快速拉伸力学性能测试。结果设计完成三段连接式结构试验器,既不破坏药柱所承受的应力载荷,又保证取样方便、安全。无损探伤表明,经过低温长期贮存的结构试验器药柱没有产生裂纹和脱粘现象。推进剂的常温力学性能无明显变化,低温的最大抗拉强度有所升高,最大伸长率降低明显,-10℃和-35℃低温老化试验后,最大伸长率分别降低了24%和40%。结论推进剂内部产生了微损伤,承受低温快速应变(对应低温点火冲击状态)能力下降明显,应引起高度关注。     

润滑油中橡胶5880耐老化性能研究

为了掌握润滑油中橡胶5880制品耐受情况,并进行寿命评估.采用加速老化方法,针对压缩和自由放置两种状态,分别测试分析橡胶5880在润滑油和热空气中20％恒定压缩永久变形率、拉伸强度、拉断永久变形、拉断伸长率等基本性能随时间和温度的老化衰减规律.无论是热空气还是润滑油中,橡胶5880的拉伸强度和拉断永久变形指标对热老化不敏感,无法定量表征寿命和性能之间关系,而压缩永久变形率和拉断伸长率基本符合时温等效原理.总体上,润滑油中因为屏蔽氧气,橡胶5880性能衰减更慢.同时采用指数型性能-时间衰减规律和Arrhenius公式定量描述了橡胶5880性能-时间-温度之间的关系,推算润滑油中橡胶5880密封制品的寿命约为5 a,其他不受力制品的寿命将大于25 a.     

玻纤增强复合材料在厦门地区自然老化及寿命预测研究

目的 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂的自然老化机理,预估该复合材料在厦门地区的使用寿命。方法 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂在厦门近海地区大气暴露、海水飞溅、海水全浸等3种方式下,自然老化3 a的表面形貌变化和力学性能变化规律。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪观察试样的微观结构,解释老化机理。运用线性回归方程对该复合材料的使用寿命进行预测。结果 获得了该复合材料的拉伸强度和弯曲强度等力学性能在老化过程中的变化规律,得到了大气暴露方式下试样的线性回归方程,计算得到弯曲强度下降到75%时的使用寿命。结论 该复合材料在大气暴露方式下的自然老化程度最大,在海水全浸方式下的自然老化程度最小。在老化过程中,主要是复合材料表面的不饱和聚酯树脂老化、脱离。以弯曲强度下降到75%为失效指标,计算得出复合材料的寿命为93.3个月。     

列车表面涂层光老化试验加速因子建模研究

目的建立客观、定量的列车表面防护涂层实验室模拟紫外辐射当量对自然太阳紫外辐射的加速因子计算模型。方法以兰新高铁为例,设计一种建模方案,主要步骤包括选取建模列车站点、确定站点气象地理区划、计算站点环境变量影响距离、建立站点太阳辐射环境谱,分别建立二级气象地理区划、一级气象地理区划和全线太阳辐射环境谱,最后,建立加速因子模型。结果基于NASA Surface Meteorology and Solar Energy(SSE)地面太阳辐射数据,结合实验室条件,计算了兰新高铁表面防护涂层紫外光老化试验的加速因子,约为9.5。结论上述实验室光老化试验加速因子建模思路,解决了列车这种跨越大范围区域的装备光老化试验加速因子的计算问题,简单实用,可推广至飞机、轮船、汽车等相似装备表面涂层以及金属等其他材料的紫外光暴露试验评价。     

材料自然环境试验数据工程化应用方法探讨

目的研究探讨材料自然环境试验数据在装备设计选材和寿命预测方面的工程化应用方法。方法通过分析材料自然环境试验数据与装备实际使用状态的符合性原则,利用肖维奈准则和子样变异系数法对暴露于海南万宁的2A12铝合金抗拉强度试验数据进行处理。采用环境效应修正系数C-t曲线初步评价2A12铝合金在某型飞机上的工程应用情况及使用寿命。结果 2A12铝合金海洋大气环境下最终的使用年限为36年,满足在海洋大气环境服役使用要求,同时满足一般军用飞机最长30年日历寿命要求,可将2A12铝合金应用于机身、机翼上翼面、平尾、垂尾等机体主要部位。结论该方法初步实现了材料自然环境试验数据在某型飞机上的工程化应用。