應(yīng)力作用下聚氯乙烯涂層膜結(jié)構(gòu)材料的光氧老化性能研究.pdf

1、隨著聚氯乙烯（PVC）涂層膜結(jié)構(gòu)材料的不斷發(fā)展，因其空間形式獨(dú)特、價(jià)格低廉、能源損耗低、使用性能優(yōu)良等特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于展覽、體育、交通、休閑等建筑中。國(guó)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料在戶外使用條件下易受陽(yáng)光中紫外線的作用而發(fā)生老化，且外界機(jī)械應(yīng)力的作用也會(huì)引起材料內(nèi)部物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改變材料的光氧老化速度、破壞材料的強(qiáng)力、縮短材料的老化時(shí)間，最終導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)材料失去使用性能。因此，有必要對(duì)應(yīng)力作用下PVC涂層膜結(jié)構(gòu)

2、材料的老化性能進(jìn)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(yàn)方法，研究了不同應(yīng)力作用下PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料的光氧老化性能。
　　本課題分別在無(wú)應(yīng)力（0％）以及5％、10％、20％三種應(yīng)力載荷作用下，采用人工加速老化和大氣自然老化方法對(duì)老化試樣進(jìn)行了光氧老化試驗(yàn)。并對(duì)老化試樣進(jìn)行了表觀顏色（黃度指數(shù)、白度值）、力學(xué)性能（斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)）等宏觀檢測(cè)，對(duì)試樣整個(gè)老化過(guò)程中性能的變化有了較整體的了解。同時(shí)也對(duì)老化試樣進(jìn)行了掃

3、描電鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）等微觀檢測(cè)。既研究了不同應(yīng)力作用下膜結(jié)構(gòu)材料的光氧老化性能，又比較了不同應(yīng)力作用下人工加速老化和大氣自然老化之間的相關(guān)性。
　　研究發(fā)現(xiàn)，隨著老化時(shí)間的增加，黃度指數(shù)逐漸增加，白度值逐漸下降，且應(yīng)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(jié)合掃描電鏡觀察可知，隨著老化時(shí)間和應(yīng)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(yàn)中，5％應(yīng)力

4、作用下老化達(dá)到1000h時(shí)，PVC涂層表面就出現(xiàn)了剝離現(xiàn)象，這更加說(shuō)明應(yīng)力作用加速了表面涂層的開(kāi)裂。在力學(xué)性能方面，無(wú)論人工加速老化還是大氣自然老化，不同應(yīng)力作用下斷裂強(qiáng)力保持率和斷裂伸長(zhǎng)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(dāng)顯著，這說(shuō)明應(yīng)力作用下 PVC涂層膜結(jié)構(gòu)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(yīng)力作用下 PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料的光氧老化機(jī)理沒(méi)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(yàn)周期，但人工加速老化得到的老化試驗(yàn)結(jié)果與大氣自然老化的結(jié)果是否一致呢？為此，我們進(jìn)行了應(yīng)力作用下 PVC涂層膜結(jié)構(gòu)材料人工加速老化和大氣自然老化試驗(yàn)結(jié)果之間的相關(guān)性分析。分析發(fā)現(xiàn)，兩種老化形式下斷裂強(qiáng)力保持率、斷裂伸長(zhǎng)保持率、羰基指數(shù)的變化趨勢(shì)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(yàn)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(duì)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(guān)性。Schwarzschild定律是在互易定律的基礎(chǔ)上引入了常數(shù) p，即Ipt=常數(shù)（當(dāng)紫外輻照強(qiáng)度 I的p次方與老化時(shí)間 t的乘積一定時(shí)，材料的光氧老化效果是等效的）。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在兩種老化形式下，當(dāng) p=0.87時(shí)，人工加速老化和大氣自然老化之間有較好的相關(guān)性。然后根據(jù) Schwarzschild定律對(duì)兩種老化形式下試樣的白度值進(jìn)行擬合并進(jìn)行修正，再對(duì)修正后的白度值進(jìn)行了線性擬合，