原子氧对金属Ag及其表面TiO_2-有机硅热控涂层的侵蚀

在微波电离型原子氧(AO)源地面模拟设备中对空间材料Ag及TiO2-有机硅热控涂层进行原子氧剥蚀效应试验.用LAMBDA-9分光度计、光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对模拟原子氧(AO)环境中的Ag及其涂覆有机硅热控涂层的表面所发生的侵蚀与防护作用进行了表征.结果表明, AO对Ag表现了较严重的侵蚀作用,而所施用的TiO2-有机硅热控涂层的表面形貌则变化甚少,该涂层对AO辐照有较强的防护效果、较好的空间稳定性(AO辐照前后Aα≈0)和热控性能.

热氧老化效应对橡胶密封接触性能的影响

橡胶密封结构的寿命对空间站在轨长期运行至关重要。本文以三元乙丙橡胶(EPDM)密封为研究对象,首先测试热氧老化试验后橡胶应力-应变本构关系及橡胶的压缩永久变形,然后基于时温等效理论建立热氧老化影响下的密封性能理论模型,实现长服役期内橡胶密封性能的分析。运用此模型研究了老化性能变化指标对EPDM与钛合金(TC4)、EPDM与聚酰亚胺(PI)两种接触副间宏观接触性能的影响规律。结果表明:热氧老化性能变化指标减小时,两种橡胶密封宏观接触压力和接触宽度均随之减小;相同老化性能指标下,橡胶密封EPDM与PI接触副间的接触宽度以及接触压力均大于EPDM和TC4接触副间的接触压力和接触宽度。

二硫化钼/丁腈橡胶热氧老化及摩擦性能模拟研究

为研究二硫化钼(2H-MoS_(2))对抗氧剂4020和丁腈橡胶(NBR)复合材料热氧老化及摩擦学性能的影响,采用分子动力学(MD)模拟分别建立4020/NBR和MoS_(2)/4020/NBR复合材料的模型,分析不同温度下2H-MoS_(2)对热氧老化性能、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明:添加MoS_(2)后,复合材料的相容性、稳定性和热氧老化性能均得到有效提高,力学性能也得到明显提升,即使在398 K高温下,复合材料也能表现出优异的热氧老化性能和力学性能;与4020/NBR复合材料相比,MoS_(2)/4020/NBR复合材料在298、398 K温度下的摩擦因数分别减小了约30%和25%,磨损率减小了5%和7%,表明MoS_(2)可以有效提高NBR复合材料的摩擦学性能。

玄武岩纤维/APAO复合改性沥青高低温流变性能和抗热氧老化性能研究

为了避免或减少沥青病害出现,选取玄武岩纤维和APAO作为沥青的改性剂,成功制备了高低温流变性能以及抗热氧老化性能具佳的玄武岩纤维/APAO复合改性沥青。通过DSR以及BBR试验,研究APAO改性沥青和玄武岩纤维/APAO复合改性沥青的高低温流变性能和抗热氧老化性能,并通过高低温连续分级温度,确定玄武岩纤维和APAO的最佳掺量;通过红外光谱分析其老化机理。结果表明:APAO可明显改善沥青的高温流变性能和抗热氧老化性能;但是APAO也明显损害了沥青的低温流变性能;而玄武岩纤维对于沥青的低温流变性能和抗低温热氧老化性能改善作用明显。玄武岩纤维的最佳推荐掺量为2%,APAO的最佳掺量推荐为2%,在此掺量下沥青各项性能良好,高低温流变性能和抗热氧老化性能兼备。通过红外光谱分析可知:玄武岩纤维对于沥青是物理改性;APAO与沥青中的组分相结合,增强了沥青相关吸收峰强度;玄武岩纤维在沥青热氧老化过程中可以抑制羰基和亚砜基官能团的生成,抗热氧老化性能比APAO更好。

聚苯醚黄变的机理研究

聚苯醚(PPE)是一种高性能热塑性工程塑料,具有优异的电性能和耐热性能,广泛应用于新能源汽车、光伏、电子电器等领域。然而,PPE极易发生黄变,尤其对于浅色PPE产品的生产和使用产生了严重的负面影响。为寻找有效方法抑制PPE的黄变现象,研究PPE的黄变机理具有重要意义。本文主要利用X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、分光测色仪、核磁共振氢谱(1 H NMR)等表征技术,对不同温度下PPE的黄变现象进行测试与表征,提出黄变动力学,并结合PPE热氧老化过程中化学结构变化,分析致色物质并提出黄变机理。

次磷酸铝阻燃聚脲弹性体及其耐老化性能研究

为提高聚脲弹性体(PUA)的阻燃性能,采用次磷酸铝(AHP)制备阻燃PUA,并通过热重分析、极限氧指数、垂直燃烧测试、锥形量热测试、扫描电镜、热重-红外联用测试、拉伸、撕裂等一系列测试对阻燃聚脲热性能、阻燃性能、力学性能及阻燃机理进行了系统研究。结果表明,AHP对PUA具有较高的阻燃效率,在20%添加量下,PUA在垂直燃烧测试中表现出离火自熄性,熔滴现象消失,通过UL-94 V-0等级。同时,其热释放速率峰值、总热释放、总烟释放等火安全行为参数大幅下降。残炭微观形貌及气相热解产物分析表明,阻燃PUA燃烧后表面形成了更为致密紧凑的炭层,有效抑制了热解PUA基材中烃类、CO_(2)、CO等物质的生成。力学性能测试结果表明,AHP的加入造成的PUA拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度的损失在可接受范围以内,阻燃PUA在168 h热氧老化处理后仍具有较高的力学性能。

热氧老化对马来酸酐接枝聚丙烯的结构与性能的影响

以自制的马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为研究对象,研究了PP-g-MAH对玻璃纤维增强聚丙烯材料性能的影响以及热氧老化对PP-g-MAH分子结构和性能的影响。结果表明,自制的PP-g-MAH大幅度提高了30%玻纤增强聚丙烯材料的力学性能;随着热氧老化时间的延长,PP-g-MAH的MFR不断增加,对玻璃纤维增强聚丙烯材料的力学性能的提升作用不断降低;通过凝胶色谱仪(GPC)、红外光谱(IR)和马来酸酐(MAH)接枝率测定结果的分析,热氧老化过程没有对PP分子链接枝的马来酸酐产生明显的影响,而是引起了聚丙烯分子链的断裂,造成PP-g-MAH分子量下降,导致自身力学性能下降,使得PP与玻璃纤维之间的界面强度下降,使得PP-g-MAH对玻璃纤维增强聚丙烯材料的力学性能提升作用下降。

热氧老化下橡胶沥青性能及微观结构影响评价

为了研究热氧老化对橡胶沥青物理性能和微观结构的影响,设计了不同热氧老化程度的薄膜加热老化试验,采用针入度、软化点、DSR、DSC和FTIR试验,并与基质沥青、SBS改性沥青进行了综合对比分析。结果表明,随着热氧老化程度的增加,沥青的针入度减小、软化点提高,沥青的稠度和硬度增加;初始模量和玻璃化转变温度显著升高,抗剪能力降低,低温性能下降。热氧老化未改变沥青原有官能团的种类,但亚砜和羰基官能团的峰面积明显增大。综合而言,橡胶沥青抗热氧老化性能最好,优于SBS改性沥青与基质沥青。

两种炭质材料对沥青混合料的抗热氧老化性能影响研究

热氧老化是沥青混合料的主要老化形式之一,提升沥青混合料抗热氧老化性能是决定沥青路面耐久性的关键因素。为了研究两种炭质材料对沥青混合料的抗热氧老化性能影响,分别制备出不同生物炭掺量、不同炭黑掺量以及生物炭与炭黑复合掺配的改性沥青混合料并通过一系列室内试验评价不同掺配方式下沥青混合料老化前后的路用性能。结果表明,当生物炭与炭黑复合掺配比例为9%:3%时,改善了沥青混合料老化前后各项路用性能,使其拥有良好的抗热氧老化性能。若是干燥、严寒地区可将生物炭与炭黑复合掺配比例调整为6%:6%,使沥青混合料的低温抗裂性保持最佳。

聚丙烯长丝土工织物水利性能和耐久性研究

优良的水利性能和耐久性是聚丙烯长丝土工织物在水利工程中长期稳定服役的关键,但相关研究数据的缺乏限制了对此类织物的深入理解及产品优化。通过研究不同单位面积质量和添加/未添加抗老化母粒织物的水利性能和耐久性发现:织物的水利性能,随单位面积质量增加而降低;高单位面积质量的织物皮层降解,但中间仍有未降解芯层,表现出耐久性增加的效果;同时,抗老化母粒的添加使织物水利性能稍有降低,但耐久性会显著升高,这归因于抗老化母粒具有阻止羰基形成、捕获自由基和分解过氧化物等作用。该研究为聚丙烯长丝土工织物的基础研究和实际应用提供了关键数据支撑。

HDPE/BaSO_(4)复合材料的制备及热氧老化性能

通过熔融共混制备了不同BaSO_(4)含量的HDPE/BaSO_(4)复合材料,为了解决HDPE自身耐热老化性能不足等问题,加入抗氧化剂,并对HDPE/BaSO_(4)复合材料进行热氧老化测试。随着热氧老化时间延长,添加抗氧化剂之后的HDPE/BaSO_(4)复合材料裂痕数量和宽度减少,断裂拉伸率和拉伸强度下降趋势有所减缓,热稳定性也有一定的提升,性能衰减速率变慢,同时HDPE/BaSO_(4)复合材料的结晶温度、熔融温度及结晶度降低,优化了HDPE基体结晶速率,使分子结构更稳定。

改性钢渣/橡胶复合材料导热性能及耐久性研究

利用自制钢渣助磨改性剂处理热闷渣、电炉渣与风淬渣,将改性后的钢渣微粉与炭黑、橡胶基体等复合形成改性钢渣/橡胶复合材料.采用导热系数仪,测定三种改性钢渣/橡胶复合材料热氧老化1、3、5、7、9、11 d的导热系数;根据Young’s与Flory方程计算出三种改性钢渣/橡胶复合材料热氧老化前后的接触角θ与交联密度;采用热重分析仪(TGA)、场发射扫描电镜(SEM)进行热氧老化前后分析.未热氧老化时,在三种改性钢渣/橡胶复合材料中改性电炉钢渣/橡胶复合材料的导热系数最低,为0.187 W·m-1·K-1,是因为改性电炉渣粒中位径(d_(50))最小,即3.49μm,形成更致密的胶裹渣结构,不易形成导热通路,使其导热系数降低.热氧老化时,破坏胶裹渣结构,改性电炉渣/橡胶复合材料形成的孔隙大,分散性最好,降低界面热阻,更易形成导热通路,使其导热系数最高.热氧老化后,橡胶复合材料表面粗糙度变大且存在较长裂纹与较深孔洞,导致橡胶复合材料吸水性增加,接触角下降.由于改性热闷渣的粒径最大,在热作用下氧气更容易进入橡胶复合材料中与橡胶分子链(双键)发生反应生成自由基,增加分子量,提高交联密度;由于改性风淬渣的碱度最高,为3.3,不利于硫化过程,更易形成的不稳定碳层,使二次燃烧更加充分,导致交联密度变小,在800℃时,热氧老化后,改性风淬渣/橡胶复合材料残余物炭渣质量分数仅为1.02%,耐久性最差.

热氧老化对辐照三元乙丙橡胶密封材料性能影响及寿命评估

研究了热氧老化对辐照后三元乙丙橡胶(EPDM)材料性能的影响,并通过分析压缩永久变形率随时间的变化规律,对其理论使用寿命进行评估。结果表明:随着老化时间不断增加与老化温度不断升高,辐照后的EPDM老化越来越严重,羰基含量越来越高,压缩永久变形与压缩应力松弛越来越大;扫描电镜结果表明,老化过程中EPDM降解严重;利用阿伦尼乌斯方程计算得出,辐照后的EPDM在50℃条件下的理论寿命为7.58年。

老化对无机复配阻燃沥青路用及阻燃性能的影响

为探究无机复配阻燃沥青在不同老化情况下的路用性能和火灾安全性能的变化规律,利用旋转薄膜烘箱(RTFOT)对阻燃沥青进行85 min短期老化、270 min长期老化和长期湿热老化。采用针入度、软化点、延度和黏度试验研究老化阻燃沥青的路用性能指标,同时结合氧指数(LOI)、热重(TG)和锥形量热试验,分析阻燃沥青老化后的火灾安全性能。试验结果表明:相较于基质沥青,阻燃沥青的抗老化性能更优,氢氧化铝、硼酸锌复配阻燃剂能有效减少老化对沥青路用性能的影响;在火灾安全性能方面,随着热氧老化时间的增加,阻燃剂与羧酸反应更多,阻燃沥青氧指数下降,同时在燃烧初期的热烟释放速率与释放量增加;而燃烧后期,老化过程中沥青生成较多重质组分,能有效抑制沥青燃烧,其热烟释放速率降低。

聚丙烯长丝土工织物的耐久性能

聚丙烯长丝土工织物在土木、水利、环保等工程领域中具有防渗、隔离、增强等重要作用。但是,在实际的工程使用中,由于外界环境的侵蚀,聚丙烯长丝土工织物易发生老化降解现象,严重限制其使用性能和寿命。因此,对聚丙烯长丝土工织物的耐久性进行研究具有重要应用价值。系统地总结了聚丙烯长丝土工织物在耐热氧老化、耐光氧老化、耐酸碱性和抗冻融等方面的特性,发现,该材料存在热稳定性较差、抗紫外线能力较低等问题。虽然可通过添加抗氧化剂、光稳定剂等显著提高土工织物的耐热氧性能和耐光氧性能,但是,仍存在不了解相关作用机理、加入添加剂造成制备成本高、加工困难等问题。基于此,需进行更深入的耐久性机理研究,为材料的改进和优化提供理论指导;寻找并开发低成本、易加工的方法,制备高性能耐久型聚丙烯长丝土工织物,推动该领域的持续发展。

生物炭改性沥青热氧老化性能研究

为了研究生物炭对基质沥青老化性能的影响,按不同质量比(3%、6%、9%和12%)的生物炭掺入沥青,制备生物炭改性沥青。通过旋转薄膜烘箱和压力老化仪进行老化模拟,采用针入度、软化点、黏度试验测试改性沥青不同老化前后基本性能,采用动态剪切流变试验、低温弯曲梁流变试验测试改性沥青不同老化前后流变性能,并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)进行微观机理分析。结果表明:生物炭对沥青改性是物理作用,生物炭掺入沥青能够较好地提高抗老化性能,生物炭改性沥青短期热氧老化作用效果优于长期热氧老化,当生物炭掺量控制在9%~12%时对沥青的抗老化性能影响显著。

抗氧化剂对硫酸钙晶须/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

高密度聚乙烯(HDPE)存在耐热老化性、耐候性不足和易变性等缺陷,为此通过共混挤出制备了偶联剂改性硫酸钙晶须(CSW)/HDPE复合材料,并添加抗氧化剂1010作用于力学性能较优异的复合体系。通过扫描电镜观察到添加1010可减少复合体系的表面裂纹;力学性能测试表明,抗氧化剂1010对复合体系的力学性能具有抗老化效果,氧化时间为40 d时,抗老化效果更佳,保有率差最高为6.41%;通过热失重分析和差示扫描量热分析研究复合体系的热性能和结晶性能,证实抗氧剂1010可有效抑制热氧老化对偶联剂改性CSW/HDPE复合材料的损耗程度,阻止复合体系前期的热降解,使热性能更稳定,并提高了复合体系的结晶度。

热氧老化和应力耦合作用对SBS改性沥青防水卷材性能的影响研究

按照保温上人防水屋面设计,对防水构造做法中3 mm+4 mm双层SBS改性沥青防水卷材上的恒定载荷进行模拟配重,制作双层防水卷材与混凝土板的复合构件,研究了热氧老化和应力耦合作用对其低温柔性和剥离强度的影响。结果表明:双层防水卷材的低温极限随老化时间的延长而升高;卷材与混凝土板的剥离强度随老化时间的延长大致呈先提高后降低的趋势;卷材与卷材之间的粘结强度高于卷材与混凝土板的粘结强度。

95℃热氧老化对玻璃钢管性能的影响

对油田注水玻璃纤维增强塑料管(GFRP)进行95℃热氧老化实验,研究其老化后的外观颜色、红外官能团变化和力学性能。结果表明,老化后酸酐固化GFRP外观颜色从白色变化为淡黄色,芳胺固化GFRP外观颜色从淡黄色变为深棕色;截面的扫描电子显微照片(SEM)可观察到孔洞缺陷;两种材料的失重率都随老化时间延长而增加;C—OH键被氧化成C O键,苯环之间的甲基或亚甲基中的C—H键被氧化,Si—OH键消失代表游离的羧酸与Si—OH之间发生成键反应生成Si—O—Si键;SG材料的环向拉伸强度从256.10 MPa减小到241.47 MPa,FA材料的环向拉伸强度从206.8 MPa减小到174.99 MPa。

纬编双轴向复合材料壳体回弹变形的时间效应研究

在纬编双轴向复合材料成形过程中,受材料自身性能和工艺条件的影响,会不可避免地出现残余应力及固化变形,从而降低制件的成形精度。在制件的服役期间残余应力的缓慢释放会持续影响着产品的尺寸精度。本文针对纬编双轴向复合材料头盔壳体的回弹变形与时间效应关联问题展开了系统性研究,通过热氧老化来加速实现在服役过程中制件内部残余应力的等效释放,并采用激光扫描技术对元件级到构件级的试样的回弹变形进行表征,刻画制件回弹变形随时间增加的变化情况。结果表明,在制件脱模后的初期,回弹变形量变化明显,随着时间的增加,变形量的增加逐渐放缓,且元件级试样与构件级试样的回弹变形趋势完全一致,本研究可为产品的优化设计提供可靠依据。