應力作用下聚氯乙烯涂層膜結構材料的光氧老化性能研究.pdf

1、隨著聚氯乙烯（PVC）涂層膜結構材料的不斷發(fā)展，因其空間形式獨特、價格低廉、能源損耗低、使用性能優(yōu)良等特點，現(xiàn)已被廣泛應用于展覽、體育、交通、休閑等建筑中。國外學者研究發(fā)現(xiàn)，PVC涂層膜結構材料在戶外使用條件下易受陽光中紫外線的作用而發(fā)生老化，且外界機械應力的作用也會引起材料內部物理、化學結構發(fā)生變化，從而改變材料的光氧老化速度、破壞材料的強力、縮短材料的老化時間，最終導致膜結構材料失去使用性能。因此，有必要對應力作用下PVC涂層膜結構

2、材料的老化性能進行研究。本課題采用了人工加速老化和大氣自然老化兩種試驗方法，研究了不同應力作用下PVC涂層膜結構材料的光氧老化性能。
　　本課題分別在無應力（0％）以及5％、10％、20％三種應力載荷作用下，采用人工加速老化和大氣自然老化方法對老化試樣進行了光氧老化試驗。并對老化試樣進行了表觀顏色（黃度指數(shù)、白度值）、力學性能（斷裂強力、斷裂伸長）等宏觀檢測，對試樣整個老化過程中性能的變化有了較整體的了解。同時也對老化試樣進行了掃

3、描電鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）等微觀檢測。既研究了不同應力作用下膜結構材料的光氧老化性能，又比較了不同應力作用下人工加速老化和大氣自然老化之間的相關性。
　　研究發(fā)現(xiàn)，隨著老化時間的增加，黃度指數(shù)逐漸增加，白度值逐漸下降，且應力載荷水平越大，黃度指數(shù)增加的越多，白度值下降的也越多，即老化程度越大。結合掃描電鏡觀察可知，隨著老化時間和應力載荷作用的增加，試樣涂層表面龜裂現(xiàn)象愈發(fā)明顯，又在人工加速老化試驗中，5％應力

4、作用下老化達到1000h時，PVC涂層表面就出現(xiàn)了剝離現(xiàn)象，這更加說明應力作用加速了表面涂層的開裂。在力學性能方面，無論人工加速老化還是大氣自然老化，不同應力作用下斷裂強力保持率和斷裂伸長保持率變化都不是很顯著，而表觀顏色和表面形態(tài)變化卻相當顯著，這說明應力作用下 PVC涂層膜結構材料的老化首先發(fā)生在表面PVC涂層，其次為基布。紅外光譜分析表明，不同應力作用下 PVC涂層膜結構材料的光氧老化機理沒有發(fā)生變化。
　　由于人工加速老化

5、方法可以縮短老化試驗周期，但人工加速老化得到的老化試驗結果與大氣自然老化的結果是否一致呢？為此，我們進行了應力作用下 PVC涂層膜結構材料人工加速老化和大氣自然老化試驗結果之間的相關性分析。分析發(fā)現(xiàn)，兩種老化形式下斷裂強力保持率、斷裂伸長保持率、羰基指數(shù)的變化趨勢基本一致，但在累積紫外輻照能相同條件下，老化性能存在一定的差異，即不符合互易定律，從而驗證了互易定律的失效性。然而兩種老化形式白度值的變化差異最明顯，即互易定律對此不適用，由此

6、以白度值為例建立了人工加速老化與大氣自然老化之間的相關性。Schwarzschild定律是在互易定律的基礎上引入了常數(shù) p，即Ipt=常數(shù)（當紫外輻照強度 I的p次方與老化時間 t的乘積一定時，材料的光氧老化效果是等效的）。試驗發(fā)現(xiàn)：在兩種老化形式下，當 p=0.87時，人工加速老化和大氣自然老化之間有較好的相關性。然后根據(jù) Schwarzschild定律對兩種老化形式下試樣的白度值進行擬合并進行修正，再對修正后的白度值進行了線性擬合，