核电用聚四氟乙烯密封件老化状态研究及使用寿命预测

选用核电用聚四氟乙烯(PTFE)材料,在不同温度下(315、300、285℃)进行高温加速老化试验。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析仪(TG)对材料的微观结构、热性能进行了表征分析,然后采用热老化和热失重法建立了2种老化寿命预测模型。结果表明,随着老化时间的延长,PTFE的FTIR谱图出现了明显的红移,表面出现了明显的孔洞,材料的热稳定性和力学性能变差;寿命预测模型显示热失重法与热老化法推算出的寿命预测结果基本一致,并且随着使用温度的增加,误差进一步缩小,这表明热失重法对PTFE材料使用寿命的推算是可靠的,这种简单易行的方法非常适用于PTFE材料。

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。

辐照吸收剂量对交联乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘材料性能的影响

本工作研究了辐照吸收剂量对交联乙烯-四氟乙烯共聚物(XETFE)绝缘材料和XETFE电线性能的影响。辐照交联后,XETFE绝缘材料的断裂伸长率和结晶度显著降低,热稳定性显著提高;测量了不同辐照吸收剂量对XETFE电线交联度的影响,当辐照吸收剂量小于120 kGy时,XETFE电线交联程度不够,交联度测试不通过。研究发现,可以通过热失重方法测试XETFE绝缘材料的热稳定性能辅助推测其交联程度。

新型无铅柔性辐射防护材料的设计与防护效果模拟

针对放射性从业人员对辐射防护的需求,柔性防护材料无铅化在保障对X射线有效屏蔽的同时,亦可避免铅中毒对人体的危害。X射线不同能区的最优屏蔽材料设计,可满足工作人员在不同工作场所下对防护装置的高效和舒适性要求。本文通过理论计算与蒙特卡罗模拟相结合方法,针对不同X射线场所下的防护材料进行设计计算,结果显示:掺Bi是掺Pb的理想替代,Bi2O3可作为无铅功能填充材料的理想选择;利用不同元素在X射线低能区的强吸收作用,掺入多种元素可增强某能段的X射线吸收能力。制作无铅防护材料时,掺入Bi2O3、Gd2O3两种功能材料可有效提升复合材料对X射线的吸收效果,在54~66 keV能量区间具有最优的屏蔽性能;掺入Bi2O3、W两种功能材料的复合材料在66~100 keV能量区间,对X射线的屏蔽效果显著提升。

PAN-RGO/丁腈橡胶复合材料的制备与性能

通过界面还原法制备PAN改性还原石墨烯(PAN-RGO),将PAN-RGO作为添加剂得到PAN-RGO/丁腈橡胶复合材料,提高丁腈橡胶的机械性能。结果表明:界面还原法制备的PAN-RGO具有较高的侧向序态结构,石墨烯还原程度较高。PAN-RGO颗粒分布均匀,粒度大小在纳米至微米之间;随着PAN-RGO添加量的增加,PAN-RGO/丁腈橡胶复合材料的断裂伸长率和撕裂强度呈先上升后下降的趋势,在份数为0.3phr时达到最大;随着PAN-RGO添加量增加,PAN-RGO/丁腈橡胶复合材料的硬度呈上升趋势。

中压电力电缆金属屏蔽层截面积的计算方法探析

中压电力电缆金属屏蔽的实施方式分为铜带绕包屏蔽和铜丝疏绕屏蔽,其截面积的大小是根据故障电流容量要求设定的,不同金属屏蔽的截面积的计算方法不一样,按照国家标准中计算出的金属屏蔽的实际截面跟要求设定的数据存在偏差,可能会造成安全隐患或质量过剩。通过实例比较得出了两种屏蔽方式截面积合理的计算方法,为中压电力电缆金属屏蔽的工艺设计提供参考依据。

石英基陶瓷化聚烯烃材料的制备与性能研究

以聚烯烃为低温陶瓷的基材,石英粉为瓷化剂,低温玻璃粉为助熔剂,纳米氧化铝为增强剂,制备了陶瓷化聚烯烃材料。重点考察了低温玻璃粉和纳米氧化铝添加量对陶瓷化聚烯烃材料力学性能、体积电阻率的影响,并对烧结后样品的膨胀率、弯曲强度、微观形貌等进行了测试和表征。结果表明:随着低温玻璃粉添加量的增加,陶瓷化聚烯烃的力学性能先增大后减小,体积电阻率逐渐增大;随着纳米氧化铝添加量的增加,陶瓷化聚烯烃的力学性能逐渐提高,体积电阻率逐渐减小。烧结后,陶瓷体的膨胀率随着低温玻璃粉添加量的增加先增大后减小,随着纳米氧化铝添加量的增加逐渐减小;陶瓷体的弯曲强度随着低温玻璃粉添加量的增加逐渐增大,随着纳米氧化铝添加量的增加先增大后减小。

高性能PC/PBT合金材料的制备

实验中选择7/3的PC/PBT配比,无水磷酸二氢钠做为酯交换抑制剂,MBS和功能树脂作为抗冲改性剂,双酚A双(二苯基磷酸酯)作为阻燃剂,PC-PBT共聚物作为相容剂的玻璃纤维增强PC/PBT材料。结果显示材料悬臂梁缺口冲击强度达到125 J/m,拉伸强度达到135 MPa,弯曲强度达到210 MPa。耐高温性能优异,本实验样品热变形温度(HDT)可以达到126℃,能够满足需求。阻燃性能达到UL94 V-0阻燃等级。

耐低温高抗冲阻燃PC基LDS材料研制

以聚碳酸酯(PC)为基材,含硅树脂、不同MBS树脂为抗冲击改性剂,磺酸盐、抗滴落剂、溴化物为阻燃剂,研究了抗冲击改性剂和阻燃剂的协同配合对改善PC基激光直接成型(LDS)材料低温冲击强度和阻燃性能的影响。结果表明,含硅树脂含量超过70%时,能明显改善PC材料的低温抗冲击性能,但材料成本高。MBS EXL2690含量超过4%后,能明显改善PC材料的低温抗冲击性能,但MBS EXL2690用量一旦超过2%,磺酸盐、含氟抗滴落剂、含硅树脂组成的复合阻燃体系就很难使PC材料达到V0级。含硅MBS S–1含量超过5%,将会明显改善PC材料的低温冲击强度。然而当含硅MBS S–1含量一旦超过3.3%,增加阻燃剂用量很难达到阻燃V0级。选用更高硅含量、更大粒径的MBS S–2,其低温抗冲击性能突变点在4.4%左右,在该用量下配合磺酸盐复合阻燃体系能达到V1级。并用0.32%~0.47%溴化物,最终获得–30℃低温冲击强度大于600 J/m和阻燃级别达V0级的PC基LDS材料。此外,对阻燃剂相互配合机理做了解释。

玻璃纤维增强复合材料的活化能研究

采用热失重法和弯曲强度保留率两种方法对玻璃纤维增强复合材料进行活化能的测试,分别得到了对应的活化能,并对活化能的测试结果进行了讨论分析。结果表明,升温速率对失重率的温度影响最大,主要是加热过程中存在温度滞后效应;根据热失重法拟合得出GFRP材料在不同失重率下的活化能,热失重起始阶段曲线与活化能关系比较密切,失重率为5%时是该阶段活化能拟合最佳关注的区域,计算得到了失重5%时的活化能为122.5kJ/mol;弯曲强度保留率随着老化温度和老化时间的变化都出现了下降的趋势,当弯曲强度保留率降至到50%时为寿命终点,计算得到的活化能为34.2kJ/mol。

碳纤维布/玻纤布增强聚氨酯复合材料的研究

以聚氨酯为基体树脂,分别以碳纤维布、玻璃纤维布和这两种纤维布交替铺叠作为增强材料,采用真空辅助灌注成型工艺制备了4种复合材料。考察了纤维布的铺层结构对复合材料的弯曲、拉伸和冲击性能的影响。结果显示,复合材料的拉伸模量和弯曲模量随碳纤维含量增加而增加,冲击强度则降低。分别采用TGA、DMA和SEM对复合材料的热性能、界面结合和界面微观形貌进行了表征。研究表明,采用纤维增强后,复合材料阻尼因子下降,耐热性能显著提高;初始热失重温度随玻纤含量增加而增加;纤维布的铺层结构对复合材料的Tg有一定影响。

耐磨自润滑热塑性聚酰亚胺复合材料研究

采用双螺杆共混挤出的方法,在热塑性聚酰亚胺中加入有机或无机填料进行改性研究,通过加入①PTFE、石墨、二硫化钼等填料;②碳纤维、玻璃纤维、金属晶须等填料;③其他高分子树脂,制备具有耐磨、自润滑特性的高性能聚酰亚胺复合材料。并对不同配方体系进行熔指、拉伸及弯曲性能、缺口冲击强度等表征,以获得综合性能优越、成本低廉、工艺性能优秀的耐磨自润滑热塑性聚酰亚胺复合材料。

复合材料寿命预测方法研究

通过模拟环境中不同老化因素对复合材料进行加速老化实验研究,采用百分回归分析方法获取环境中单因子和多因子的老化模型参数建立加速老化寿命方程。使用该方程可以对服役中的复合材料进行高置信度、高可靠度[1]的环境老化寿命和老化剩余强度预测[2-3]。该方法不仅能比较全面的评估环境中不同老化因素对材料性能的影响,还能充分考虑了主要因素对材料实际使用寿命的影响[4]。

苯基硅橡胶高剂量辐射老化性能研究

该研究采用不同剂量的伽马射线对苯基硅橡胶样品进行辐照老化实验。对样品的力学强度、硬度、回弹性和交联度等宏观性能进行了研究,并通过热失重仪和红外光谱仪对样品的热稳定性和分子结构进行了分析。力学性能测试结果显示,辐照剂量不超过500kGy时,样品的断裂伸长率明显下降,从482%降至65%;而拉伸强度在辐照剂量超过1000kGy后才有明显减小,从6.2MPa降至0MPa;回弹率和硬度随着辐照剂量增加而增加,但当剂量超过2000kGy后开始减弱。凝胶含量和热失重实验结果显示,低剂量辐照会提高样品的交联度,从94%增加至97%;而辐照剂量超过1000kGy后交联度变化较小,同时样品的热稳定性得到提升。红外光谱分析显示,在低剂量下,样品的侧链易受氧化而发生断裂,而在高剂量下,主链破坏时产生的少量大分子会重新交联侧链。

辐照剂量和交联敏化剂对IXPE性能的影响

探索了辐照剂量和交联敏化剂(TAIC)用量对交联聚乙烯发泡材料性能的影响,对辐射交联聚乙烯发泡材料(IXPE)的力学性能、泡孔形态和凝胶含量等进行了分析。结果表明,IXPE的交联程度随辐照剂量和TAIC用量的增加而增加,凝胶含量为70%~91%时,母片发泡状态良好。TAIC的加入虽然有助于LDPE交联程度的提高,但不利于IXPE保持其柔软性。辐照剂量为80~100 kGy时,IXPE的综合力学性能最好。SEM结果显示辐照剂量在100 kGy以内时,IXPE内部泡孔的尺寸较大,均匀性较好。辐照剂量为120 kGy时,在大泡孔周围开始出现小泡孔。随着TAIC用量的增加,IXPE内部泡孔尺寸逐渐减小并开始变得不均匀,出现了大量串孔现象。

电子束辐照对尼龙12结构和热性能的影响

在空气氛围中,对尼龙12 (PA12)进行电子束辐照,探讨吸收剂量对其结构和热性能的影响。通过机械性能测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示量热扫描(DSC)和X射线衍射(XRD)等方法对样品的结构和热性能进行表征。结果表明:随着吸收剂量不断增加,PA12的断裂伸长率逐渐降低,在1 600 kGy时接近0%,而断裂强度在1 600 kGy时仍有42 MPa;样品白度随着吸收剂量的增加呈下降趋势;FTIR测试表明,羰基指数和N–H的面外弯曲强度随吸收剂量的增加而增大;DSC测试结果表明,随着吸收剂量的增加,PA12的结晶焓和熔点逐渐下降;XRD测试结果则表明,电子束辐照没有改变PA12的晶型结构。

基于统计检验的发电机定子线棒绝缘热老化寿命评估

为了将统计检验的方法应用于发电机定子线棒绝缘热老化寿命评估,应用Shapiro-Wilk检验、方差齐性分析以及回归方程的显著性检验等方法分别对试验数据正态性、Arrhenius模型适用性以及回归方程显著性与相关性等方面进行了统计检验。并通过算例分析进一步说明了寿命评估的计算过程、回归方程的获取、显著性检验以及Arrhenius模型适用性检验的实际过程。结果表明:在对发电机定子线棒绝缘进行热老化寿命评估时,应对试验数据进行正态性检验、方差齐性分析以及回归方程的显著性检验。通过方差齐性分析能够分析出不同应力水平下是否引入新的老化机理,进而提高寿命评估的准确性。

基于塑料凸轮用尼龙66老化研究及使用寿命预测

采用加速热老化方法,研究了塑料凸轮尼龙66(PA66)的热老化状态和老化机理,通过热重分析(TGA)方法建立了热寿命方程,进行了寿命预测。结果表明:硬度随老化时间的增加逐渐变大,在相同老化时间下,温度越高,硬度值越大;随着老化时间的增加,材料的最大分解温度和失重5%时温度逐渐下降,在相同老化时间下,热老化温度越高,材料的最大分解温度和失重5%时温度降得越快;红外光谱分析表明,随着老化时间的增加,特征峰会发生改变,羧基、羟基和羰基指数随温度升高有增大的趋势;采用TGA热重测试方法,以失重5%时的温度预测材料的使用寿命,得到在30 ℃、 35 ℃、40 ℃ 温度下的使用寿命时间分别为 19.81 年、12.77 年和 8.35 年。

一种气动阀门用橡胶膜片的疲劳性能的研究

对国内某大型生产基地管路系统气动阀门隔膜的备件A型和B型进行耐疲劳性能测试,包含伸张疲劳和曲挠疲劳。通过红外光谱和SEM进行材料表征和断口形貌分析。结果表明,随着橡胶隔膜的尺寸增大,橡胶隔膜的耐疲劳性能随之下降,更易在弯折的情况下发生疲劳断裂(开裂),三元乙丙为基材的隔膜耐疲劳性能优于丁腈,辐照会影响隔膜的耐疲劳性能。

γ辐射对交联聚乙烯结构和性能的影响

研究了空气中^(60)Coγ射线对交联聚乙烯(XLPE)结构和性能的影响。采用傅立叶红外光谱仪、万能材料试验机、差示扫描量热仪和热失重等对辐照前后的XLPE进行了分析。结果表明:XLPE在空气中辐照后,表面出现羧基和羰基。随辐照剂量的增加,材料的氧化程度、凝胶含量和拉伸强度均逐渐增大,而断裂伸长率、熔点和结晶度则逐渐降低。低剂量辐照后,材料的热稳定性增加。当辐照剂量达到1000kGy时,分子链的降解趋势更为显著,材料的热稳定性也逐渐降低。