聚合物的降解与耐久性

众所周知，有机物如天然或合成聚合物，由于外部环境应力与内部缺陷的共同作用，在使用过程中会发生降解。机械应力如拉伸负载及延伸、压缩、弯曲（弯曲模数）、热胀冷缩、液静压等都会直接导致机械损坏，或使聚合物对化学应力变得敏感，如聚乙烯材料在环境应力作用下的脆裂。

高性能涂层实验室加速老化改进试验方法的研发

目的改进实验室加速老化与亚热带自然老化之间的相关性及其预测能力。方法包括美国福特、波音、巴斯夫和亚太拉斯等在内的多家公司耗时近10年合作研发改进试验方法。在自然和加速老化的条件下,使用各种不同的测试周期,对20多种已知户外老化性能的汽车面漆/清漆涂层系统及几种单涂层系统进行测试。借助光谱技术跟踪分析了样品涂层中作为光氧化降解和水解降解标记的几个关键峰值。将老化后的涂层系统制成5?m厚超薄切片,跟踪研究其化学变化以及紫外吸收剂浓度的变化。结果加速老化光源与户外地面阳光在质和量上的光谱匹配度,尤其是紫外波长截止点的匹配,是改变涂层降解过程化学反应的关键。研发出一种特殊滤镜,克服了现有光源系统的局限性。对比佛罗里达自然老化实验发现,现有实验室试验方法无论在质还是量上,水分输送均不够充足。对测试周期加以修改,直至其水分吸收与释放和户外昼夜模式相匹配,并对自然条件下的正常波动给予额外补偿,包括长时间浸透让涂层达到水饱和以及随后的干燥和热冲击循环。最后研究了样品温度的影响,包括热机械应力以及昼夜循环对涂层水动力体积的影响,建立了分段式辐照度和温度循环周期,以更好模拟温度对次级涂层降解反应及物理老化的影响。结论新的测试方法显著改善了所有样品与户外自然降解时所发生化学反应的相关性,忠实再现了涂层系统在佛罗里达自然老化时产生的物理变化(如剥离、附着力损失、开裂和起泡),并且具备更好的加速性,达到佛罗里达自然曝晒2~5年的同等效果,新试验比现行方法快大约40%。新试验方法最终被建标为ASTM D7869-13《交通工具用涂料氙灯老化测试标准-增强光照及水曝露》。

人工耐候老化试验中温度的重要性

样品温度在人工耐候试验中的作用常被低估,这会导致对耐候试验数据的误读,特别是当样品温度因测试条件参数或辐射源的光谱缺陷而和最终使用环境不一致时更是如此。探讨了耐候试验中样品温度测量的重要性,讨论一种改进的非接触方法来量化样品温度。