玻璃在日常隨處可見，為我們起到遮風(fēng)擋雨、放啥耐塵的作用，那么，由此一來，所受的自然天氣災(zāi)害也是必不可免的，特別是紫外線對于玻璃的損害，那可嚴(yán)重的很。關(guān)于這個問題，正航儀器專業(yè)工程師進行了試驗，我們一起來追蹤整個試驗過程和研究結(jié)果吧！
一、試驗材料及試樣制備
試驗材料: E 型平紋玻璃纖維布, 天津合成材料廠產(chǎn)品; 196S不飽和聚酯樹脂, 過氧化甲乙酮引發(fā)劑和環(huán)烷酸鈷促進劑, 試樣制備: 利用真空輔助成型工藝(VAR I)將玻璃纖維布與不飽和聚酯樹脂復(fù)合, 玻璃纖維布采用的是0b鋪層方式。
二、試驗方法
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB /T16422- 1997 實驗室光源曝露試驗方法, 本次試驗在室溫條件下進行了人工加速老化試驗. 老化用紫外線燈源采用的是知名廠家生產(chǎn)的SJD 型紫外線燈, 該燈波長為254nm, 屬短波紫外線, 該燈的紫外線輻照度為30W /m2.為了對比照射時間對材料強度的影響, 試樣進行了從20 h到200 h等跨距的紫外線照射(跨距為30 h), 并保證每照射時間組內(nèi)有8個有效試樣. 照射過程中, 燈源與試樣始終保持100 mm 距離 . 照射完畢后, 將試樣進行拉伸測試.
拉伸測試儀器采用的是美國INSTRON3369型強力機. 綜合ASTM - D3039/D3039- 95 規(guī)范和我國的GB1447- 83標(biāo)準(zhǔn), 選擇拉伸試樣尺寸為25mm *250mm.
三、試驗結(jié)果分析
1、表面形態(tài)分析
試樣的老化現(xiàn)象首先體現(xiàn)在顏色上. 根據(jù)表面顏色對比觀察, 試樣在經(jīng)過紫外線輻射作用后, 表面出現(xiàn)黃變, 即顏色變黃, 而且隨著輻射時間的增加, 試樣色變程度加深.
圖1為紫外線處理前后試樣表面形態(tài)SEM 圖, 可以看出, 試樣在經(jīng)過紫外線照射后, 表面形態(tài)出現(xiàn)較明顯變化. 圖1( a)要明顯比圖1( b)表面粗糙很多, 樹脂鼓起, 有剝落感且伴隨少許細(xì)小裂紋. 整體來看, 裂紋的分布十分不均勻. 裂紋的不均勻分布與表面樹脂發(fā)色團的不均勻性導(dǎo)致局部應(yīng)力集中有一定的關(guān)系. 由圖2可以清楚地看到連接樹脂表層與樹脂/纖維結(jié)合處有細(xì)小裂紋, 這說明隨著紫外線的持續(xù)照射, 材料內(nèi)部光化學(xué)反應(yīng)不斷進行和應(yīng)力長時間的積累, 裂紋便首先出現(xiàn)在應(yīng)力集中部位. 隨著反應(yīng)由表及里的進一步深入, 裂紋不斷累積且延伸, 最終反應(yīng)在材料表面出現(xiàn)裂紋以及材料界面性能的惡化.
2、拉伸性能分析
圖3為UV 照射前后試樣拉伸斷裂面SEM 圖. 拉伸測試后的試樣斷裂面從整體來看, 未處理試樣斷面處可以清楚看到較多和較順直緊密的經(jīng)紗和緯紗; 而紫外線照射200 h后的試樣斷裂處的經(jīng)緯紗殘留較少, 尤其是緯紗幾乎全部被拔出, 且能夠看到紗線被拔出后留下的樹脂凹槽.相比較而言, 圖3( a)中樹脂與纖維間的結(jié)合狀況要明顯比圖3( b)緊密得多, 開裂現(xiàn)象不明顯, 這說明長期的紫外線照射確實會對材料界面有一定的破壞作用. 由于紫外線并不能完全穿透層合板, 所以層合板復(fù)合材料的斷裂形態(tài)并未發(fā)生變化, 仍屬脆性斷裂,這一點通過其拉伸曲線可以證明。
紫外線老化后的試樣拉伸強度起初會出現(xiàn)輕微上升, 隨后會隨著照射時間的延長而迅速下降, 而且, 下降的速率要遠(yuǎn)大于上升速率. 這主要由于, 在開始階段, 樹脂基體的后固化和物理老化占主導(dǎo). 基體的后固化使樹脂與纖維的結(jié)合更加緊密, 界面性能的提高有利于提高試樣的拉伸性能; 而試樣的物理老化會提高熱固性樹脂的密度、剛性和拉伸強度等 , 從而使試樣的拉伸強力輕微上升. 隨著輻射時間的延長, 紫外線對于試樣的光解作用逐漸顯現(xiàn)出來, 樹脂中大分子鏈的斷裂及應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋, 造成了基體性能和界面結(jié)合狀況的急劇下降, 最終導(dǎo)致試樣拉伸強度的大幅度下降. 在110 h處變化趨勢的例外, 主要由于復(fù)合過程中操作不良(樹脂配兌誤差和加熱溫度及時間的控制不當(dāng))和測試誤差造成的.



由表2 可知, 在試驗范圍內(nèi), 試樣的拉伸強力在50 h處達到, 上升率為10. 310 /0; 而在200 h 處降至, 下降率為23. 810 /0, 強力的極差為49. 909. 可見, 經(jīng)過紫外線照射處理后的試樣的拉伸性能變化較顯著, 隨著照射時間的延長, 強力呈下降趨勢.
四、試驗結(jié)論
通過以上一系列的試驗和數(shù)據(jù)分析, 認(rèn)為紫外線對不飽和聚酯基玻璃鋼材料的拉伸性能具有較明顯的不利影響. 盡管短期的紫外線照射(小于80 h)會部分提高材料的拉伸強力, 在50 h處獲得上升率為10. 310 /0. 但是隨照射時間的延長(大于140 h) , 玻璃鋼材料的拉伸性能主要呈下降趨勢, 而且下降幅度較顯著, 200 h處下降率為23. 810 /0. 可見, 紫外線作為一個重要致老因素, 確實對不飽和聚酯基玻璃鋼制品產(chǎn)生著不可忽視的影響, 無論是玻璃鋼材料表面形態(tài)的變化, 還是最終導(dǎo)致材料拉伸性能的下降, 都會直接影響到實際應(yīng)用過程中的安全性。http://www.dafoo.net