高性能聚醚醚酮紫外光加速老化行为研究

目的 研究特种工程塑料聚醚醚酮(PEEK)在紫外光照射实验室加速条件下的老化行为。方法 对PEEK塑料采取紫外线光老化方式进行试验,对老化前后的样品进行外观变化、力学性能、热性能、微观结构表征与分析,明确紫外环境因素对材料的性能影响,进而确定PEEK塑料在紫外光条件下的老化行为。结果 随着紫外光老化时间的增加,PEEK样品表面变黄,颜色加深,出现鼓包与裂纹等宏观与微观损伤。样品内部力学性能、热性能、红外特征吸收峰、元素含量与价态没有明显变化,样品表面热性能下降,傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)特征吸收峰变化明显。结论 PEEK塑料表面对紫外光比较敏感,在紫外光的照射下容易发生表层的分解,短时间内不会引起材料整体热性能及力学性能的明显变化。     

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。     

某型直升机主减速器橡胶密封圈老化机理分析

目的揭示某型直升机主减速器橡胶密封圈的老化机理。方法根据直升机主减速器橡胶密封圈正常使用和库存环境条件,采用加速老化试验方法模拟橡胶密封圈在库存条件下的老化历程,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TG/TGA)等方法对加速老化后的橡胶密封圈理化性能进行测试,并选取某型主减速器库存13年的橡胶密封圈及大修拆下的橡胶密封圈进行相关测试。结果 FX-4和FX-17密封胶圈在热空气老化试验过程中聚合物基团变化一致,F元素和O元素的电子结合能几乎没有变化。结论老化前后橡胶中各键的化学结构没有发生明显变化,FX-17胶料的耐温性略好于FX-4胶料。     

玻璃纤维-铝合金层合板氙灯老化性能研究

目的研究氙灯环境对玻璃纤维-铝合金层合板性能的影响。方法通过研究玻璃纤维-铝合金层合板在氙灯老化后的力学性能、基体红外光谱、铝合金表面形貌及元素变化,分析层合板的氙灯老化机理。结果随氙灯老化时间的延长,树脂基体老化降解程度越高,树脂与纤维、铝合金的界面强度下降,使材料拉伸及弯曲性能降低,拉伸强度受老化影响最为显著的是正交结构层合板,老化84 d后强度降低13.7%,正交结构0°方向层合板的弯曲强度受氙灯老化影响降低4.6%,其他试样的弯曲强度降幅均低于5%,氙灯老化后的铝合金层表面的微凹坑数量及尺寸无明显变化,但凹坑氧元素随老化周期延长略微增加。结论氙灯环境主要影响玻璃纤维-铝合金层合板中的复合材料层及各界面,树脂基体的降解导致力学性能的衰退,而对于铝合金的影响并不明显。     

橡胶及制品自然贮存老化行为研究进展

针对橡胶及制品自然贮存老化行为的研究现状,从宏观性能、微观结构、自然贮存试验方法等方面进行综述。其中,宏观性能主要包括力学性能和其他宏观性能两个方面;微观结构方面主要包括FTIR技术、热分析技术、SEM及XPS技术等三个方面;自然贮存试验方法方面主要是部分橡胶及制品的相关自然贮存试验规范及标准。橡胶及制品自然贮存老化行为研究应加强自然贮存试验,综合运用分析手段掌握橡胶及制品的真实老化行为,从而改善橡胶性能,延长其使用寿命。     

铝合金-丁腈橡胶航空带垫卡箍典型环境损伤研究

目的研究典型环境对丁腈橡胶-铝合金带垫卡箍的损伤效应。方法通过模拟铝合金-丁腈橡胶航空带垫卡箍使用时的装配结构和应力状态,应用GJB 150A—2009中的湿热和太阳辐射两种典型老化环境,采用宏观形貌观察、卡箍保持力测试和橡胶衬垫拉伸性能测试方法,结合扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱技术,分析带垫卡箍的性能劣化过程。结果带垫卡箍在湿热和太阳辐射环境中老化50 d后,卡箍橡胶衬垫表面出现大量微孔缺陷,拉伸性能大幅降低,导致卡箍保持力分别下降了35%和51%。结论带垫卡箍在模拟装配状态下进行湿热和太阳辐射环境暴露实验,卡箍橡胶衬垫内部结构由致密逐渐变得疏松,部分碳碳双键发生氧化交联反应,并在一定程度上提高了聚合物的交联密度,材料硬度提高,回弹性能减弱,橡胶衬垫对芯轴的包裹能力降低,导致卡箍保持力性能降低。     

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.     

海水淡化装置内舱碳钢防护涂层寿命预测研究

目的获得海水淡化装置内舱碳钢防护涂层的耐热老化寿命。方法通过调整设备的温度及压力,模拟低温多效蒸发器半浸区工作环境,进行为期20个月的浸泡加速试验。以涂层的附着力随老化时间的变化情况、涂层颜色变化情况、涂层浸泡前后微观形貌和阻抗值为评判依据,在老化经验公式的基础上进行外推计算,进行涂层热老化寿命预测。结果该涂料在该区域经过20个月的挂片试验,涂层表面均未出现起泡、锈蚀、开裂、脱落等失效现象;表面色差变化趋势相对稳定;干态附着力为10.9 MPa,经过20个月的测试,附着力为8.95 MPa;0.01 Hz低频阻抗(|Z|0.01 Hz)条件下,其电化学交流阻抗值由浸泡前的1.8×10^8Ω·cm^2下降为浸泡后的7.9×10^6Ω·cm^2。涂层阻抗的数量级虽有所下降,但仍然具有较高的阻抗值,具有较好的保护性能。经过老化经验公式进行外推计算,预测海水淡化装置内舱碳钢防护涂层的热老化寿命为13.33年。结论海水淡化装置内舱防护涂料具有长寿命热老化重防腐作用。     

丁腈橡胶密封圈高温老化行为——自由状态和承压状态

目的研究丁腈橡胶密封圈自由状态和承压状态下的高温老化行为。方法以拉伸强度和拉断伸长率为参数,对各温度下的老化行为进行表征和分析。结果 70℃条件下机械应力大大加快了橡胶密封件拉伸强度的下降速率,以致试验64 d时拉伸强度甚至比110℃时还低,拉断伸长率的下降速率也明显加快了;90℃加速条件下机械应力对拉伸强度的下降有一定的促进作用,但对拉断伸长率的变化基本无影响;110℃加速条件下机械应力对拉伸强度和拉断伸长率均没有明显的影响。结论机械应力在较低温度下可以显著促进丁腈橡胶密封圈热氧老化,高温条件下促进作用不明显。     

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。     

酸性介质对橡胶材料在盐雾环境下老化行为的影响研究

目的研究SO_2、稀硫酸两种酸性介质对橡胶材料在盐雾环境下老化行为的影响。方法以乙丙橡胶、丁腈橡胶为试验对象,分别以SO_2、稀硫酸为酸性介质,开展"SO2-盐雾"、"稀硫酸-盐雾"试验,利用宏观形貌观察、拉伸性能测试方法,结合扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱技术,分析两种酸性介质对橡胶材料老化过程的影响。结果乙丙橡胶在"SO2-盐雾"复合环境中暴露48 h后,表面由紫色变为淡蓝色;暴露12d后,表面出现密集的脱落坑和长条状的粉化带,亚甲基含量略微降低,第三单体中,残余双键特征吸收峰消失。丁腈橡胶在"SO2-盐雾"环境中暴露12d后,橡胶断裂拉伸强度保留率降低至75%,聚合物中的酰胺键、亚甲基含量显著降低。结论"SO2-盐雾"复合试验对橡胶材料的侵蚀作用更加剧烈,丁腈橡胶暴露12 d后的断裂拉伸强度损失率比在"稀硫酸-盐雾"环境下高出14.39%。SO_2气体加速了橡胶中填充剂颗粒的析出、脱落过程,造成橡胶表面出现变色、脱落等缺陷,导致橡胶材料的拉伸性能降低。     

典型非金属材料海洋环境适应性技术研究

目的研究海洋环境对典型非金属腐蚀的影响。方法首先编制加速腐蚀试验环境谱进行腐蚀试验,以及自然暴晒试验,最后对试验进行数据分析。结果丁晴橡胶、硅橡胶、有机玻璃及密封胶在经过热冲击、盐雾、紫外暴晒、紫外-周浸和万宁站暴晒试验之后,其断裂强度、屈服强度和断裂伸长率等力学性能虽然都有一定程度降低,但是其力学性能的保持率仍然达到85%。这表明丁晴橡胶、硅橡胶、有机玻璃及密封胶总体上是耐蚀的。结论丁晴橡胶和密封胶的耐腐蚀性强于硅橡胶和有机玻璃。     

复合绝缘子用高温硫化硅橡胶老化图谱绘制方法

目的 研究高温硫化硅橡胶材料在户外不同环境因素作用下的老化规律与相应的老化图谱绘制方法。方法 通过静态接触角、邵氏硬度法测量硅橡胶老化前后的宏观特性,利用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面微观形貌变化,通过倒易法则、阿伦尼乌斯公式以及叠加法则构建紫外光和温度双因素老化模型,并结合人工与自然老化试验硬度测试结果,对比不同地点的加速因子,初步建立老化速率图谱绘制方法。结果 随着紫外老化以及热老化时间的增加,硅橡胶的憎水性先增强、后逐渐变差,硅橡胶硬度以幂函数形式增加。SEM结果表明,硅橡胶表面发生降解。结合表面硬度特性可以较好地表征材料的老化状态,并用于老化图谱绘制,老化模型结果与自然试验结果一致。结论 硅橡胶老化图谱可以较好地预测各地不同环境下硅橡胶的老化状态,帮助电网制定运维策略,降低成本。     

氟橡胶密封材料热氧老化试验与寿命评估

对氟橡胶密封材料进行了热氧加速老化试验,对老化试验前后材料压缩永久变形量与红外光谱进行了分析,结果表明,老化引起材料内部的分子结构变化。建立了该材料在贮存温度下的压缩永久变形与贮存时间的老化动力学方程,预测了25℃下氟橡胶密封材料的贮存寿命,结果表明,氟橡胶在热氧条件下,失效机理为分子断裂和交联;非正常老化因素引起的变形对氟橡胶密封圈的性能影响很大;氟橡胶密封件在25℃下的贮存寿命为13.8 a。     

高温、湿热环境下氟橡胶密封圈失效研究

通过开展F-108氟橡胶O形密封圈高温加速老化试验和湿热试验,分析了其在不同环境下的失效规律,评估了25℃条件下氟橡胶的贮存寿命。结果表明,70℃,85%RH和70℃,95%RH下氟橡胶的湿热老化速率分别是热空气老化速率的7.47倍和8.65倍;在热空气老化初期,由非化学因素引起的橡胶压缩永久变形远比化学反应引起的变形要大得多;氟橡胶密封圈常温下贮存寿命大约为10 a,但高温高湿环境会使其寿命大大缩短。     

某型固体云爆剂加速老化试验与贮存寿命预测研究

对某型云爆剂老化前后的结构形貌、元素质量分数、热分解性能变化进行了研究,结果表明,固体云爆剂老化后结构并未被破坏;C,F元素质量分数升高,N,O元素质量分数下降;老化前后热分解曲线变化不大,但在100～200℃之间有一定变化.根据所测数据的变化,采用贝瑟洛特法和火工品71℃法预测了样品在20℃下的贮存寿命.     

Mechanism of Cu(Ⅱ) adsorption inhibition on biochar by its aging process

Biochar exposed in the environment may experience a series of surface changes, which is called biochar aging. In order to study the effects of biochar aging on Cu（Ⅱ） adsorption, we analyzed the surface properties before and after biochar aging with scanning electron microscopy（SEM） coupled to an energy-dispersive X-ray spectrometer（EDX） and diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy（DRIFTS）, and then explored the influence of the aging process on Cu（Ⅱ） adsorption by batch experiments. After the aging process, the oxygen concentration, phenolic hydroxyl groups, aromatic ethers and other oxygen-containing functional groups on the biochar surface increased, while carboxyl groups slightly decreased. Thus, over a range of pH, the cation exchange capacity（CEC） and adsorption capacity of Cu（Ⅱ） on the aged biochar were smaller than those of new biochar,indicating that when biochar is incubated at constant temperature and water holding capacity in the dark, the aging process may inhibit Cu（Ⅱ） adsorption. Meanwhile, the dissociation characteristics of oxygen-containing functional groups changed through the aging process, which may be the mechanism by which the biochar aging process inhibits the Cu（Ⅱ） adsorption. Carboxyl groups became more easily dissociated at low pH（3.3–5.0）,and the variation of maximum adsorption capability（qm） of Cu（Ⅱ） on the old biochar was enlarged. Phenolic hydroxyl groups increased after the aging, making them and carboxyl groups more difficult to dissociate at high pH（5.0–6.8）, and the variation of qmof Cu（Ⅱ） on the aged biochar was reduced.     

乙丙橡胶热带雨林环境储存寿命预测研究

目的预测乙丙橡胶在我国热带雨林环境下的库内储存寿命。方法通过定期检测乙丙橡胶在西双版纳试验站库内储存时自由状态下的力学性能和受力状态下的压缩永久变形,压缩永久变形在储存过程中表现出较为明显的变化趋势,以压缩永久变形作为乙丙橡胶热带雨林储存时的寿命预测指标较为合理。结果在储存过程中,乙丙橡胶材料的压缩永久变形与老化时间符合幂函数关系,通过对样品的压缩永久变形数据进行处理,获得乙丙橡胶的性能变化速率常数和老化试验常数,用二分法确定老化的特征常数,建立了乙丙橡胶在西双版纳环境库内储存受力状态下的老化寿命方程。结论通过回归效果检验,老化寿命方程具有显著的回归效果。误差分析表明,老化寿命方程具有较高的可信度,可以用来预测乙丙橡胶在西双版纳实际储存时的性能变化。